СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ. – 2008. – № 2(52). – 53–58
современные информационные технологии
УДК 681.3.06
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
USB-УСТРОЙСТВ
А. В. МОРОЗОВ§, С. Е. РАДЧЕНКО¨
Рассмотрены особенности проектирования измерительных устройств на основе использования интерфейса USB. Изложены достоинства измерительных устройств USB-класса Mass Storage и основные трудности создания таких устройств. В качестве одного из решений проблем проектирования предложено использовать интерфейс SCSI. Представлена общая структурная схема устройства, а также рассмотрен вариант ее практической реализации. Кроме того, предложены необходимые для этого программные и аппаратные средства.
ВВЕДЕНИЕ
При проектировании систем связи различных устройств с ЭВМ целесообразно использование стандартных портов. Среди наиболее распространенных интерфейсов – параллельный порт принтера, последовательный COM-порт, интерфейс PCI и USB. Наиболее перспективен в плане разработки измерительных устройств интерфейс USB. Этому способствует ряд отличительных особенностей USB:
1) питание от шины;
2) высокая помехозащищенность;
3) отсутствие необходимости в использовании прерывания для каждого отдельного устройства;
4) возможность подключения к одному порту до 127 устройств;
5) контроль ошибок и восстановление на уровне протокола;
6) объединение с архитектурой Plug and Play.
Существенным достоинством USB для разработчика является готовая реализация протокола обмена. Другими словами, отпадает необходимость учета временных интервалов при передаче, реализации проверки и подсчета контрольных сумм, а также проведения массы других низкоуровневых операций.
Следует отметить и недостатки USB. Во-первых, невозможно прямое обращение к подключенному устройству, в отличие, например, от COM-порта. Доступ к устройству возможен только через обращение к его драйверу посредством IOCTL-запросов [1]. Процесс передачи информации распределяется по нескольким уровням. Пользовательское приложение обращается к драйверу устройства. Драйвер устройства обращается к драйверу шины, а драйвер шины – к драйверу хост-контроллера. Драйвер хост-контроллера призван обеспечить взаимодействие с самим устройством на низком уровне. С одной стороны, такая модель существенно упрощает процесс разработки. С другой, необходимо написать драйвер устройства, а это влечет за собой вторую важную проблему – необходимость создания пользовательского приложения для взаимодействия с этим драйвером.
Упростить процесс разработки возможно с помощью использования одного из шести стандартных классов:
1) хабы (Hubs);
2) HID-устройства;
3) аудио (Audio);
4) устройства хранения данных (Mass Storage);
5) принтеры (Printers);
6) устройства коммуникации (Communication).
1. ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ USB-УСТРОЙСТВ КЛАССА
MASS STORAGE
Наиболее интересен для проектирования измерительных USB-устройств класс Mass Storage. В сравнении с широко распространенными USB-измерителями измерительное устройство класса Mass Storage имеет ряд особенностей.
1. Устройство данного класса должно иметь массив памяти формата файловой системы FAT.
2. Устройство не требует собственного драйвера, поскольку относится к классу Mass Storage, драйвер которого является стандартным для ОС Windows.
3. Отсутствует необходимость в написании специализированных приложений, поскольку обращение к стандартному драйверу может производиться с помощью стандартных приложений операционной системы.
Если Вы желаете скачать полную версию статьи, пройдите регистрацию на сайте http://sbornik. infoterra. ru/reg. php
§ Ассистент кафедры общей физики, канд. техн. наук
¨ Студент факультета радиоэлектроники и физики
