3系統(tǒng)的軟件部分

　　3.1 USB的固件與PC端應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

　　當(dāng)USB設(shè)備連接到主機(jī)后，主機(jī)要先進(jìn)行一系列的枚舉過程，枚舉就是從USB設(shè)備讀取一些信息，知道設(shè)備是什么樣的設(shè)備，如何進(jìn)行通信，這樣主機(jī)就可以根據(jù)這些信息來加載合適的驅(qū)動(dòng)程序。枚舉過程使用控制傳輸，對于USB設(shè)備來說，固件所要處理的是必須對主機(jī)發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求進(jìn)行相應(yīng)的正確的響應(yīng)，除此之外依據(jù)USB設(shè)備的類型還要響應(yīng)主機(jī)發(fā)來的USB設(shè)備類請求。另外如果開發(fā)屬于生產(chǎn)商自定義的USB設(shè)備類，則需要開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。為了減少開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性，可根據(jù)實(shí)際情況使用USB標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類，現(xiàn)有的設(shè)備類有以下幾種：音頻設(shè)備類、通信設(shè)備類、HID設(shè)備類、顯示設(shè)備類、海量存儲設(shè)備類、電源設(shè)備類、打印設(shè)備類、集線器設(shè)備類等，例如可選擇做成MassStorage類（海量存儲設(shè)備類）或HID（人機(jī)接口）設(shè)備類，這樣無需開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，直接利用操作系統(tǒng)自帶的驅(qū)動(dòng)程序。本系統(tǒng)模擬成一個(gè)海量存儲設(shè)備類，這樣在枚舉過程中固件除了要響應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備請求外，還需要響應(yīng)2個(gè)類特殊請求：Get-MaxLun和BulkOnlyMassStorageReset，正確枚舉之后PC機(jī)通過發(fā)送SCSI命令來控制U盤設(shè)備，對于海量存儲設(shè)備類要響應(yīng)以下幾個(gè)命令：INQUIRY、READ CA-PACITY、READ（10）、WRITE（10）、REQUEST SENSE、TEST UNIT READY等，除此外要自定義私有的SCSI命令，以實(shí)現(xiàn)控制無線USB設(shè)備。另外還要構(gòu)造一個(gè)FAT文件系統(tǒng)的格式，要正確返回DBR和FAT文件分配表以及文件數(shù)據(jù)。

　　PC端應(yīng)用程序的開發(fā)采用VC++6.0平臺，本設(shè)備模擬成MassStorage設(shè)備，那么PC與設(shè)備通信通過SCSI命令，使用時(shí)候除了標(biāo)準(zhǔn)的SCSI命令外，可以自己定義私有的SCSI命令，程序主要通過自定義的私有的SCSI命令來實(shí)現(xiàn)與無線USB控制器的數(shù)據(jù)通信，應(yīng)用程序首先用CreateFile（）打開設(shè)備，之后主要調(diào)用DeviceIoControl（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，最后用CloseFile（）關(guān)閉設(shè)備。該函數(shù)的使用可參考MSDN。

　　以上部分的軟件是整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)的難點(diǎn)，所涉及的知識點(diǎn)范圍廣，圖6是實(shí)際開發(fā)成功的模擬成MassStor-ageDevice類的無線USB控制器。

　　3.2 nRF24L01的固件設(shè)計(jì)

　　nRF24L01與MCU之間通過SPI接口通信，本系統(tǒng)所采用的單片機(jī)STC89C58RD+無SPI接口，故通過IO口模擬，nRF24L01采用ShockBurstTM進(jìn)行可靠的發(fā)送和接收。采用AutoAck、自動(dòng)重發(fā)的配置過程如下：

　　發(fā)送過程配置：

　　1）配置發(fā)射功率、數(shù)據(jù)速率、載波頻率、CRC校驗(yàn)位數(shù)、發(fā)送的地址寬度和數(shù)據(jù)寬度、AutoAck、自動(dòng)重發(fā)次數(shù)等。

　　2）配置PRIM_RX位為0。

　　3）配置要通信的的終端節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和要發(fā)送的數(shù)據(jù)到TX_PLD，配置發(fā)送端RX_ADDR的值與TX_ADDR的值一樣。

　　4）CE從低到高跳變芯片開始發(fā)送數(shù)據(jù)，CE至少需要10μs。

　　5）讀取STATUS寄存器，判斷發(fā)射成功與否。

　　接受過程配置：

　　1）配置發(fā)射功率、數(shù)據(jù)速率、載波頻率、CRC校驗(yàn)、接收的地址寬度和數(shù)據(jù)寬度等等，其中數(shù)據(jù)速率、載波頻率、CRC校驗(yàn)位數(shù)、接收的地址寬度和數(shù)據(jù)寬度必須和發(fā)送端一致。

　　2）PRIM_RX位配置為1，配置EN_RXADDR寄存器使能所有數(shù)據(jù)管道。3）CE從低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?30μs后nRF24L01開始監(jiān)視空中的無線信號。

　　4）當(dāng)IRQ中斷時(shí)，中斷服務(wù)程序里面讀取STATUS寄存器，判斷是否接收到有效的數(shù)據(jù)。

　　5）收到有效數(shù)據(jù)則設(shè)置CE為低電平，nRF24L01進(jìn)入standby-I模式。MCU讀取接收到的數(shù)據(jù)。圖7和圖8是無線USB控制系統(tǒng)應(yīng)用于控制多終端頻率發(fā)生器系統(tǒng)的實(shí)際軟件和硬件。

　　4、結(jié)束語

　　整個(gè)系統(tǒng)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滿足了設(shè)計(jì)要求，USB工作穩(wěn)定，速度快，RF24L01無線模塊通信正常、距離遠(yuǎn)、誤碼率低、穩(wěn)定性高。本系統(tǒng)可應(yīng)用于大部分需要PC進(jìn)行無線控制或無線數(shù)據(jù)采集的場合，只需要擴(kuò)展終端節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用電路，即可以滿足不同的應(yīng)用需求。系統(tǒng)具有可靠性好、性價(jià)比高、擴(kuò)展性強(qiáng)和使用方便。