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USB-RS232接口转换器的设计与实现

作　者: 王兰英
导　师: 罗克露
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 通用串行总线 RS232接口 单片机 驱动程序 转换器
分类号: TP334.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着计算机技术的发展,特别是硬件技术的发展,传统的RS232串行接口已经显示出越来越多的不足,但大量的仪器仪表、工业控制系统、远程数据终端等设备仍然使用RS232串行接口及其变种作为主要的通讯方式,这与当前流行主机的外部设备接口方式不相适应,PC机普遍使用USB总线之类具有即插即用等特点的新型接口。一些主机在设计时甚至已经只支持USB总线。本文提出一种USB接口到RS232接口无缝转换的接口转换器的设计方案,该方案基于单片机实现,能使传统设备直接使用其原有的RS232接口与主机的USB总线接口进行双向数据传输。该方案具有双向缓冲功能,具有即插即用、使用方便、性价比高等特点。本文主要讨论了PC机外设接口的现状分析;与本方案相关的USB接口规范;实现USB-RS232接口转换器的硬件设计细节;固件程序的设计细节;主机端USB设备驱动程序和应用程序的设计细节;转换器系统的测试及应用。设计方案经测试表明达到预期目的。在设计USB-RS232接口转换器过程中所总结的开发经验和资料,可作为其它基于USB接口的智能仪表、控制仪器等的开发参考。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-14
  1.1 外设接口的现状  9-10
  1.2 USB-RS232 转换器的意义  10-11
    1.2.1 协议转换  10-11
    1.2.2 数量扩展  11
    1.2.3 功能扩展  11
  1.3 国内类似转换器的现状  11-12
  1.4 本论文的主要工作  12
  1.5 论文结构安排  12-14
第二章 USB 通用串行总线协议  14-28
  2.1 USB 总线简介  14-16
    2.1.1 拓扑结构  14
    2.1.2 主机  14-16
    2.1.3 设备  16
    2.1.4 总线物理接口  16
  2.2 总线的数据流模型  16-20
    2.2.1 USB 的详细数据流  17-20
  2.3 USB 总线的协议  20-27
    2.3.1 字段  20-22
    2.3.2 包格式  22-24
    2.3.3 事务  24-27
  2.4 小结  27-28
第三章 USB-RS232 接口转换器的硬件电路设计  28-40
  3.1 方案设计  28-30
    3.1.1 USB-RS232 接口转换器设计方案  29-30
  3.2 PDIUSBD12 芯片介绍  30-33
    3.2.1 PDIUSBD12 芯片特性简介  30-31
    3.2.2 PDIUSBD12 的操作命令  31-32
    3.2.3 PDIUSBD12 与单片机的连接电路  32-33
  3.3 STC11F32XE 单片机介绍  33-34
    3.3.1 STC11F32XE 的主要特点  33-34
  3.4 接口转换器的硬件电路设计  34-39
    3.4.1 硬件系统框图  34-36
    3.4.2 硬件电路图  36-39
  3.5 小结  39-40
第四章 固件程序设计  40-52
  4.1 固件程序的结构  40-41
  4.2 PDIUSBD12 访问函数  41
  4.3 固件主循环流程  41-45
  4.4 中断处理  45-48
  4.5 设备请求的处理  48-49
  4.6 加密算法的实现  49-50
  4.7 数据协议转换  50-51
  4.8 小结  51-52
第五章 USB 设备驱动程序设计  52-62
  5.1 WDM 驱动程序模型  52-58
    5.1.1 WDM 模型的层次结构  53-55
    5.1.2 中断请求级  55-56
    5.1.3 USB 设备的配置过程  56-58
    5.1.4 Win 32 API 接口  58
  5.2 接口转换器 USB 驱动程序的开发  58-61
  5.3 小结  61-62
第六章 应用程序设计  62-69
  6.1 助手函数  62-66
  6.2 应用程序用户界面设计  66-68
    6.2.1 设备枚举  66-67
    6.2.2 数据的存储与读取  67-68
  6.3 小结  68-69
第七章 接口转换器的测试结果及应用  69-74
  7.1 接口转换器的调试  69-70
  7.2 接口转换器的测试  70-71
  7.3 接口转换器的应用  71-73
    7.3.1 工程应用之一  71-72
    7.3.2 工程应用之二  72-73
  7.4 小结  73-74
第八章 结论  74-76
  8.1 本论文研究总结  74-75
  8.2 研究的改进建议  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79
附录A 系统电路原理图  79-81
附录B 部分源程序  81-90
附录C 在学期间的研究成果  90-91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 外部设备 > 接口装置、插件
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