基于USB接口的溫度傳感器設(shè)計方案

1 基于 口的溫度傳感器設(shè)計方案 第 1 章 緒論 設(shè)計理念與背景 基于 是利用 口實現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)的溫度傳感器與 提高溫度采集的準(zhǔn)確度于精度。實現(xiàn)低成本、高可靠性、告訴的溫度數(shù)據(jù)采集和傳輸。 在工業(yè)生產(chǎn)、科研及醫(yī)療等需要嚴(yán)格進(jìn)行溫度控制的行業(yè)中，常常利用 就需要一種精度和自動化水平高、應(yīng)用范圍廣的溫度采集手段，這就為基于單片機(jī)技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)得到了普遍應(yīng)用。這種溫度采集系統(tǒng)可以根據(jù)主機(jī)命令通過傳感器采集溫 度信號，并通過放大轉(zhuǎn)換后經(jīng)通訊接口上傳至主機(jī)，以進(jìn)一步的顯示、分析和處理。 溫度采集系統(tǒng)由溫度采集模塊和主機(jī)系統(tǒng)組成，之間通過總線接口進(jìn)行通信。溫度采集模塊是以單片機(jī)及溫度傳感器為核心構(gòu)成的智能系統(tǒng)，具有完整的 信號采集、放大、 A/換數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)及執(zhí)行上位機(jī)命令等功能。主機(jī)系統(tǒng)用來實現(xiàn)對溫度采集模塊的控制，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的讀取，同時提供人機(jī)交互界面，實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的顯示、分析和處理等功能。而要實現(xiàn)主機(jī)系統(tǒng)的功能，則需要通過總線接口將對溫度采集模塊所采集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)系統(tǒng)來完成。 隨著現(xiàn) 代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對溫度數(shù)據(jù)采集的要求日益提高，傳輸速度、糾錯能力和操作安裝的簡易性是人們在使用溫度采集系統(tǒng)的過程中關(guān)注的目標(biāo)，而數(shù)據(jù)通信技術(shù)則成為其中的關(guān)鍵技術(shù)。任何一種數(shù)據(jù)通訊技術(shù)都離不開接口，溫度采集系統(tǒng)采用何種接口進(jìn)行通信是影響系統(tǒng)整體效率的重要因素之一。 2 目前常用的總線接口 （ 1） 司為 種總線技術(shù)允許快速的內(nèi)存，磁盤和視頻訪問。 般只能有兩到三個 （通常用于圖形和硬盤控制器）。最大傳輸速度為264能在基于 4位軟件才能達(dá)到）。 用串行總線），是一種新規(guī)格的快速、靈活的總線，是 傳統(tǒng)的個人電腦領(lǐng)域中，外圍設(shè)備存在著許多問題，不管是 I/O 地址沖突十分常見，都不能可靠地支持共享式中斷。同時，這些大多數(shù)都是不可以隨意插拔的，必須在開機(jī)前裝好才能正常使用。事實上，這種接口使設(shè)備的連接毫無靈活性可 言。 （ 1）速度快。 全速和低速兩種方式，主模式為全速模式，速率為 12提供低速方式，速率為 推出的 議提供最高達(dá) 480數(shù)據(jù)傳輸速率，可以適應(yīng)各種不同類型的外設(shè)。 （ 2）支持熱插拔和即插即用。所有的 自動給接入的設(shè)備分配地址和配置參數(shù)，添加、刪除設(shè)備完全不用關(guān)閉計算機(jī)，不必像過去那樣需要手動跳線和撥碼開關(guān)來設(shè)置 新的外設(shè)。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 （ 3）易于擴(kuò)展。如圖 1所示。 過使用 成器 )擴(kuò)展可連接多達(dá) 127個外設(shè)。標(biāo)準(zhǔn) 米（低速為 5米）。通過 0米，可以使用多種連接方式進(jìn)行擴(kuò)展。 圖 （ 4）使用靈活。 有 4種傳輸模式：控制傳輸（ 同步傳輸（ 中斷傳輸（ 批量 傳輸 (適應(yīng)不同設(shè)備的需要。在本系統(tǒng)中采用了控制傳輸和批量傳輸兩種方式。 （ 5）能夠采用總線供電。普通使用串口、并口的設(shè)備都需要單獨的供電系統(tǒng)，而為 500而降低了這些設(shè)備的成本并提高了性價比。 （ 6）實現(xiàn)成本低。 合于開發(fā)低成本的外設(shè)。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 復(fù)合設(shè)備 主機(jī) 根 備 設(shè)備 備 設(shè)備 設(shè)備 設(shè)備 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)與獨立的機(jī)箱設(shè)備通過串口或 口與計算機(jī)連接組成。隨著基于計算機(jī)的測量技 術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以通過 接到 數(shù)據(jù)總線。在 出之前，支持 因除了因為傳統(tǒng)的通信接口，如 ，一時難以退出應(yīng)用領(lǐng)域外， 一些早期 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 隨著 善， 使其可提供對 強(qiáng)有力的支持，對 術(shù)的發(fā)展起到重要推進(jìn)作用。自此，市場上涌現(xiàn)出大批的 1999 年初，在 發(fā)者論壇大會 上，與會者介紹了 規(guī)范的支持者除原有的成員外，又增加 個新成員。 規(guī)定的性能有所擴(kuò)展，又向下兼容，數(shù)據(jù)的傳輸率將達(dá)到 480在，越來越多的測量系統(tǒng)包含有通過 2004 年 5 月， 司發(fā)起了一波 “ 傳感器即插即用 ”( 動，在針對靈巧的 感器電子數(shù)據(jù)表 ) 傳感器的 準(zhǔn)的基礎(chǔ)上推出了一系列數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。通過采用傳感器即插即用技術(shù)和新的 工程師和科學(xué)家們可以創(chuàng)建一個從傳感器到軟件的完整的即插即用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?，F(xiàn)在有許多廠商提供經(jīng)過預(yù)先測試可以無縫地與傳感器即插即用硬件共同工作的傳感器，開發(fā)人員可以使用 迅速、方便地進(jìn)行測量。 隨著 據(jù)采集設(shè)備繼續(xù)減小體積和降低功耗， 它們也變得更加便攜和經(jīng)濟(jì)。通過兼容傳感器即插即用特性和多種擴(kuò)展技術(shù)， 司 據(jù)采集設(shè)備的功能更超越了它們自己本身。 2006 年 司一份關(guān)于數(shù)據(jù)采集發(fā)展趨勢的研究表明，幾乎半數(shù)受訪者計劃購買一件 著 無線 未來 課題的目標(biāo)及意義 基于 口的溫度采集系統(tǒng)，不僅僅是將 口用來傳輸數(shù)據(jù)，它需要依據(jù) 底層硬件設(shè)備與操作系統(tǒng)之間需要以驅(qū)動程序為橋梁；驅(qū)動程序要實現(xiàn)與 統(tǒng)底層核心機(jī)制相交互的功能。因此，研究 口技術(shù)的內(nèi)核原理，掌握系統(tǒng)設(shè)備端 口設(shè)計和固件編程方法，及主機(jī)端設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的開發(fā)技術(shù)就成其關(guān)鍵。 本課題以研究基于 在深入分析研究 議和設(shè)備構(gòu)架的基礎(chǔ)上，對基于 口的溫度采集系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè) 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 計和軟件編程。使溫度采集模塊采集來的數(shù)據(jù)通過 接口傳送到主機(jī)系統(tǒng)，使客戶應(yīng)用程序通過驅(qū)動程序得到數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。意義在于深入研究 握溫度采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計、固件程序、驅(qū)動程序及應(yīng)用程序的開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，積累設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗，為今后溫度采集系統(tǒng)更好地應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 第 2 章 硬件設(shè)計 基于 口的溫度傳感器的工作原理 工作原理圖 圖 基于 工作原理 首先由 過單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)驅(qū)動程序?qū)囟刃盘査腿?片及外圍設(shè)備，再由 在 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 系統(tǒng)總體框架由 4 部分構(gòu)成：溫度采集器、 位機(jī)驅(qū)動程序和上位機(jī)應(yīng)用程序。溫度采集器是一個智能單片機(jī)系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)，并把從上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸命令從 把數(shù)據(jù)值打包后通過 口發(fā)送到上位機(jī)等； 口負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 議要求的格式來傳輸；驅(qū)動程序負(fù)責(zé)在上位機(jī)應(yīng)用程序和溫度采集器專用代碼之間的轉(zhuǎn)換，把應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)通過把溫度采集器傳來的數(shù)據(jù)發(fā)送給應(yīng)用程序；應(yīng)用程序負(fù)責(zé)把用戶的操作命令通知給驅(qū)動程序，并把溫度采集器送 來的溫度數(shù)據(jù)通過驅(qū)動程序的轉(zhuǎn)換顯示給用戶。我將在下面幾節(jié)中介紹各硬件部分的功能。 溫度采集部分 單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 字溫度傳感器的外形及引腳說明 引腳排列見圖 3，其引腳功能描述見表 1。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 圖 腳排列 腳 腳 3是其采用 3腳 腳 中 地； 輸出端；其余為空腳。 序號 名稱 引腳功能描述 1 2 3 輸出引腳 信號 開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用在寄生電源下， 也可以向器件提供電源。 可選擇的 腳。當(dāng)工作于寄生電源時此引腳必須接地。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 性能及特點 由 屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器 ,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量 及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點，而且兼具如下幾個性能： 適應(yīng)電壓范圍 ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 獨特的單線接口方式， 需要一根口線即可實現(xiàn)微處理器與 個 以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 中，不需要任何外圍元件，全部傳感原件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只晶體管的集成電路內(nèi)。 測溫范圍： 125 ，在 +85 時精度為 。 可編程的分辨率為 9 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 和 ，可實現(xiàn)高精度測溫。 在 9位分辨率時，最多在 12位分辨率時，最多在 750度更快。 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “ 一線總線 ” 串行傳送給 時可傳送 有極強(qiáng)的抗干擾糾錯 能力。 負(fù)壓特性，電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 作過程及時序 數(shù)器 1提供一頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數(shù)器 2 提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。 初始時，溫度寄存器被預(yù)置成 ，每當(dāng)計數(shù)器 1從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到 0時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加 1 ，這個過程重復(fù)進(jìn)行，直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0時便停止。 初始時，計數(shù)器 1預(yù)置的是與 相對應(yīng)的一個預(yù)置值。以后計數(shù)器 1每一個循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供 。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。計數(shù)器 1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值增加 1 計數(shù)器所需要的計數(shù)個數(shù)。 計數(shù)器 2停止計數(shù)后，比較器將計數(shù)器 1中的計數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與 進(jìn)行比較，若低于 ，溫度寄存器的最低位就置 0；若高于 ，最低位就置 1；若高于 時，溫度寄存器的最低位就進(jìn)位然后置 0。這樣，經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了 ，其最后位代表 ，四舍五入最大量化誤差為 1/2即 。 溫度寄存器中的溫度值以 9位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號位，其余 8位以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示溫度值。測溫結(jié)束時，這 9位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到暫存存儲器的前兩個字節(jié)中，符號位占用第一字節(jié)， 8位溫度數(shù)據(jù)占據(jù)第二字節(jié)。 1 初始化 單總線上的所有處理均從初始化序列開始。初始化序列包括總線主機(jī)發(fā)出一復(fù)位脈沖，接著由從屬器件送出存在脈沖。存在脈沖讓總線控制器知道 總線上且已準(zhǔn)備好操作。 2 一旦總線主機(jī)檢測到從屬器件的存在，它便 可以發(fā)出器件 有位長。這些命令列表如下： 33h 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 此命令允許總線主機(jī)讀 位產(chǎn)品系列編碼，唯一的 48位序列號，以及8位的 命令只能在總線上僅有一個 情況下可以使用。如果總線上存在多于一個的從屬器件，那么當(dāng)所有從片企圖同時發(fā)送時將發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象（漏極開路會產(chǎn)生線與的結(jié)果）。 3存儲器操作命令 暫存存儲器） 4這個命令向 暫存器中寫入 數(shù)據(jù)，開始位置在地址 2。接下來寫入的兩個字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2和 3?？梢栽谌魏螘r刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。 暫存存儲器） 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從字節(jié) 0 開始，一直進(jìn)行下去，直到第 9（字節(jié) 8， 節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。 4處理數(shù)據(jù) 高速暫存存儲器 ( 9個字節(jié)組成，包含了 8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的是溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第 四個字節(jié)是溫度高限 度低限 存區(qū)，第五個字節(jié)是配置寄存器暫存區(qū)，第 6、 7、 8字節(jié)是系統(tǒng)保留所用，就相當(dāng)于 九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。其分配如表 2所示。 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 (溫度值高位 (高溫限值 (低溫限值 (0 1 2 3 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 配置寄存器 保留 保留 保留 驗值 4 5 6 7 8 口芯片部分 要實現(xiàn) 備與計算機(jī)接口，通常的做法有兩種：一是使用 口芯片通過微處 理器，或是使用帶微處理器的 是將 進(jìn) 目前，市場上供應(yīng)的 控制器主要有兩種：一種是帶 列；另一種就是純粹的 處理 信，如 9604等。選擇帶 發(fā)工具簡單，缺點是靈活 性不夠高，開發(fā)工具與原來的單片機(jī)開發(fā)工具不兼容，開發(fā)成本較大。對于簡單或低成本系統(tǒng)，其價格也是在實際選擇過程中需要考慮的因素。 純粹的 口芯片僅處理 信，必須有一個外部微處理器來進(jìn)行協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換。典型產(chǎn)品有 司的 行接口） 、 , 司的 9604（并行接口） , 種 口方便、可靠性高，系統(tǒng)組成靈活，可根據(jù)不同的 系統(tǒng)需求，搭配不同的 有較高的性能價格比。尤其適合于產(chǎn)品 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 的改型設(shè)計（硬件上僅需對并行總線和中斷進(jìn)行改動， 軟件則需要增加微處理器的的 口通信程序，無需對原有產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作很大的改動） 。但因為 制器是通過串行口或并行口與 接，在傳輸速度方面不如集成了 控制芯片。 片簡單介 是一款性價比很高的 通常用作微控制器系統(tǒng)中實現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高 速通用并行接口。它還支持本地的 這種實現(xiàn) 種靈活性減小了開發(fā)時間、風(fēng)險以及費用（通過使用已有的結(jié)構(gòu)和減少固件上的投資），從而用最快捷的方法實現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的 的規(guī)范。它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格：成像類、海量存儲器件、通信器件、打印設(shè)備以及人機(jī)接口設(shè)備。同樣地， 想地適用于許多外設(shè)，例如：打印機(jī)、掃描儀、外部的存儲設(shè)備（ 數(shù)碼相機(jī)等等。它使得當(dāng)前使用 出可以滿足使用 的操作功耗可以應(yīng)用于使用總線供電的外設(shè)。 引腳分布及其功能 1 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 圖 腳分布圖 2 表 4 腳功能 管腳 符號 類型 功能描述 1 雙向數(shù)據(jù)位 0 2 雙向數(shù)據(jù)位 1 3 雙向數(shù)據(jù)位 2 4 雙向數(shù)據(jù)位 3 5 P 地 6 雙向數(shù)據(jù)位 4 7 雙向數(shù)據(jù)位 5 8 雙向數(shù)據(jù)位 6 9 雙向數(shù)據(jù)位 7 10 I 地址鎖存功能。在多路地址 /數(shù)據(jù)總線中，下降沿關(guān)閉地 址信息 鎖存。將其固定為低電平用于單地址 /數(shù)據(jù)總線配置。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 11 I 片選（低有效） 12 I, 器件處于掛起狀態(tài) 13 可編程時鐘輸出 14 中斷（低有效） 15 I 讀選通（低有效） 16 I 寫選通（低有效） 17 18 I 有效） 19 I 有效），僅當(dāng)腳 18和腳 15或腳 16一起激活時才有效。 20 I 復(fù)位（低有效且不同步）片內(nèi)上電復(fù)位電路，可固定接 1 有效） 22 I 晶振連接端 1（ 6 23 O 晶振連接端 2（ 6如果采用外部時鐘信號取代晶振，可連接 24 P 電源電壓（ ,要使器 件都工作在 提供 25 A - 數(shù)據(jù)線 26 D+ A + 數(shù)據(jù)線 27 P 28 I 地址位。 選擇命令指令， 選擇數(shù)據(jù)。該位在多路地址 /數(shù)據(jù)總線配置 時可忽略，應(yīng)將其接高電平。 注： 2 4動開漏輸出 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 8 4出 圍電路及其與 間的連線圖 1 圖 圍電路 2 連線圖 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 圖 連線圖 本設(shè)計中 裝。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 第 3 章 上位機(jī)軟件編程 在設(shè)備硬件和單片機(jī)固件調(diào)試通過之后，主機(jī)就能夠正確識別設(shè)備了，但主機(jī)與 主機(jī)軟件開發(fā)在本系統(tǒng)中是設(shè)計的難點。 機(jī)操作系統(tǒng)上的客戶驅(qū)動程序以及主機(jī)應(yīng)用程序。設(shè)備驅(qū)動程序是提供連接到計算機(jī)的硬件的軟件接口，它是操作系統(tǒng)的一個信任部分，通過在應(yīng)用層和固件專用代碼之間的轉(zhuǎn)換來完成它的任務(wù)。用戶應(yīng)用程序一般通過使用 一套操作系統(tǒng)支持的函數(shù)的方式訪問硬件，而不必考慮如何控制硬 完整的上位機(jī)程序代碼見附錄 1。以下將介紹各部分程序的實現(xiàn)： 用 005 實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的顯示 用 005 創(chuàng)建溫度顯示窗體 005是一個程序開發(fā)平臺，先在電腦中新建一個文件夾，命名為 “ 溫度顯示 ” ，在打開 005，選擇創(chuàng)建項目，選擇的項目類型為 名稱改為 “并將其 存放在之前建立的文件夾內(nèi)，方便查找。然后進(jìn)入界面設(shè)計，即設(shè)計溫度顯示窗體 界面的左側(cè) “ 工具箱 ” 中選擇所需控件單擊就可將其放在鍵單擊窗體中的控件可對其屬性進(jìn)行更改。在本設(shè)計中使用的控件有 3個 兩個 屬性設(shè)置如下表所示： 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 表 5 各控件屬性表 控件 溫度： 宋體 初號 192,56 0 宋體 初號 192,56 宋體 初號 192,56 開始 宋體 9 75,23 停止 宋體 9 75,23 在窗體設(shè)計界面中雙擊個控件可對其進(jìn)行編 程，從而實現(xiàn)對溫度采集的控制及顯示。窗體設(shè)計程序代碼見附錄 A。 軟件編程思路 本設(shè)計主要是應(yīng)用 005 這個程序開發(fā)平臺編輯程序?qū)崿F(xiàn)對下位機(jī)采集到的溫度進(jìn)行顯示。如圖 7所示的溫度顯示窗體，本設(shè)計所要實現(xiàn)的就是在此程序運行過程中，單擊窗體的 “ 開始 ” 按鈕，開始采集并在 單擊 “ 停止 ” 按鈕后，溫度值又歸零。因為在整個程序運行過程中只要求用 “ 開始 ” 和 “ 停止 ” 按鈕來控制 件所顯示的溫度值，所以我們只需對這三個控件進(jìn)行編程以實現(xiàn)本設(shè)計 所要完成的任務(wù)。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 驅(qū)動程序 設(shè)備驅(qū)動程序是一個包含了許多操作系統(tǒng)可調(diào)用例程的軟件容器，是保證用戶應(yīng)用程序軟件訪問設(shè)備硬件的程序軟件，它的任務(wù)是在應(yīng)用層和硬件控制代碼之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作。在 ，驅(qū)動程序就是一個文件（ *. ，它可以打開設(shè)備的一個句柄，然后應(yīng)用程序可以在設(shè)備句柄最后關(guān)閉之前向驅(qū)動程序發(fā)出讀寫請求。微軟極力推崇 為驅(qū)動程序的開發(fā)模型，而且在 其以后的系統(tǒng)中，不再支持其它類型的驅(qū)動程序。因此本 溫度采集系統(tǒng)的驅(qū)動程序部分采用 型開發(fā)。 動程序 動程序是 000 操作系統(tǒng)重要的組成部分，它的正常工作需要有 000 其它內(nèi)核組件的支持，同時大部分的內(nèi)核組件也必須同 動程序交互來完成它們的功能。由于 動程序的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用平臺是 是內(nèi)核的重要組件之一并與其它內(nèi)核組件有相當(dāng)多的關(guān)聯(lián)。 驅(qū)動程序開發(fā)工具 目前，市場上存在多種開發(fā) 備驅(qū)動程序的工具。常用的有 供的 司的 司的 。其中： （ 1） 最基本的，也是最原始的驅(qū)動開發(fā)工具。對應(yīng)不同的操作系統(tǒng)有 種，分別用來開發(fā) 的驅(qū)動程序。 使用 開發(fā)出的驅(qū)動程序的代碼效率高，與操作系統(tǒng)結(jié)合好 43。但是用 發(fā)，要對整個體系結(jié)構(gòu)有很好的理解和把握，要求開發(fā)者閱讀大量的 檔，深入了解操作系統(tǒng)的內(nèi)核工作方式，而且開發(fā)過程大部分場合都直接使用匯編語言編程，一般來說難度太大，因此它只適于專業(yè)的驅(qū)動程序開發(fā)人員，對于一般硬件 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 開發(fā)人員將要很長的周期。 （ 2） 一套用來簡化微軟 的 來開發(fā) 備驅(qū)動程序。它還包含有一個功能強(qiáng)大內(nèi)核模式調(diào)試器 這類工具一般以源代碼和庫函數(shù)調(diào)用的形式提供給開發(fā)者許多現(xiàn)成的設(shè)備底層驅(qū)動支持，開發(fā)者只需要調(diào)用工具中的預(yù)定義 類和底層驅(qū)動接口就可以方便地生成符合用戶要求的完整驅(qū)動程序。使用這類工具大大減小開發(fā)者的工作量和難度，縮短了開發(fā)周期，但驅(qū)動程序不如使用 活，而且由于封裝的問題，可能會帶來一些 可能導(dǎo)致項目的失敗。 （ 3） 開發(fā)驅(qū)動的角度講，幾乎沒有難度。但是只能開發(fā)硬件相關(guān)的驅(qū)動，事實上我們只是定制和調(diào)用它提供的通用程序而己，工作效率不是很高。但開發(fā)花費的時間很少，是上面的幾乃至幾十分之一。 為了對 層機(jī)制有更好的了解，同時也為了使溫度采集系統(tǒng)的驅(qū)動程序有更高 的效率，我們選擇了采用 驅(qū)動程序的功能模塊 一個 動程序的功能模塊大體上可以分為以下幾個組成部分 （ 1）初始化。 （ 2）創(chuàng)建和刪除設(shè)備。 （ 3）處理 序打開和關(guān)閉文件句柄的要求。 （ 4）處理 輸入 /輸出（ I/O）請求。 （ 5）實現(xiàn)對設(shè)備的串行化訪問。 （ 6）訪問硬件。 （ 7）取消 I/ （ 8）超時 I/ （ 9）調(diào)用其它驅(qū)動程序。 （ 10）處理電源管理請求。 （ 11） 處理 理診斷（ 系統(tǒng)管理員報告。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 （ 12）處理一個可熱插拔的設(shè)備被加入或刪除的情況。 動程序有兩個主要的初始化入口點： 程。冊其它回調(diào)例程的。在運行過程中，內(nèi)核會調(diào)用不同的回調(diào)例程來完成不同的任務(wù)。 下面將著重介紹幾個基本的組成部分。 驅(qū)動程序的實現(xiàn) 驅(qū)動程序入口點和回調(diào)程序 動程序有一個主要的初始化入口點，即一個必須稱為 例程。它有 一個標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)原型。當(dāng) 動程序被裝入時，內(nèi)核調(diào)用 程。 驅(qū)動程序的 程必須設(shè)置一系列的回調(diào)例程來處理 。每一個回調(diào)例程都有一個標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)原型。內(nèi)核會在合適的環(huán)境下調(diào)用這個例程。 程序代碼見附錄 C。 即插即用的實現(xiàn) 即插即用（ 動程序所支持的一種新的特性。 是由于即插即用的性能，才使他使用起來異常方便。完全地支持即插即用是每一個 動程序的目標(biāo)。對于一般的驅(qū)動程序來說，所謂的即 插即用完全是由 程和一個 主功能代碼來實現(xiàn)的。 當(dāng)一個新的即插即用設(shè)備被添加到系統(tǒng)時， 內(nèi)核 數(shù)，在本設(shè)計的 現(xiàn)。 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 例程的工作是創(chuàng)建和初始化一個設(shè)備對象供當(dāng)前驅(qū)動程序使用。同時 程通過調(diào)用 驅(qū)動程序建立一個設(shè)備接口，并通過調(diào) 用 程把該對象連接到設(shè)備棧。 程被調(diào)用后， 理器使用 程 現(xiàn)了 息的處理過程，其通過判別常用次功能代碼來執(zhí)行不同的 作。 實現(xiàn)及被調(diào)用后的消息處理過程的具體實現(xiàn)代碼見附錄 D。 第 4 章 硬件部分程序代碼 驅(qū)動程序的安裝及 件 當(dāng) 現(xiàn)新的設(shè)備時（在系統(tǒng)啟動時、在安 裝熱插拔設(shè)備時、或者在從控制面板安裝新設(shè)備時） ，就調(diào)用 “ 添加新設(shè)備向?qū)?” 執(zhí)行。這個向?qū)Ь蛼呙杷锌捎玫?圖找到合適的驅(qū)動程序。至于如何找到想要的 件，這就需要前面敘述的硬件 ，即廠商號 產(chǎn)品號 是要寫入固件程序中的。這里使用的 0471 ( 、 0222。 選擇一個設(shè)備的規(guī)則是相當(dāng)復(fù)雜的， 先選擇硬件 配的設(shè)備的驅(qū)動程序，否則它 選擇其兼容 設(shè)備的兼容功最佳匹配的驅(qū)動程序，或者提示用戶選擇驅(qū)動程序 果不能發(fā)現(xiàn)合適的驅(qū)動程序，就提示用戶插入驅(qū) 程序盤。下面就來介紹一下 是 英文縮寫，是 司為硬件設(shè)備制造商發(fā)布其驅(qū)動程序推出的一種文件格式， 件中包含硬件設(shè)備的信息或腳本以控制硬件操作。在 文件在哪里、安裝到哪一個文件夾中、怎樣在注冊表中加入自身相關(guān)信息 等 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 等。它由節(jié)組成，每一節(jié)從方括號中的節(jié)名稱開始，后面是節(jié)內(nèi)容。節(jié)的順序可以是任意的。具體內(nèi)容如表 5所示。 表 5 節(jié) 項 值描述 $、 $ $ 件創(chuàng)建者 系統(tǒng)定義的一個類名字（詳見 或者是用戶指定的新的類名字 匹配的類 Mm/dd/ %值 指定的一個字符串 對于每個發(fā)行軟盤或 定它的描述和可能的打文件和目錄 指定文件名、源磁盤 可選的子目錄和文件大小。如果所有文件都在根目錄中，這個節(jié)可 以是空的 % 指定廠商名和對應(yīng)的 的 % = 指定產(chǎn)品名稱、對應(yīng)的 的名稱、硬件 0 個或更多個兼容 指定要復(fù)制的文件、或列出這 些文件的 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 f 的名稱 指定 的名稱 列出指定要添加到 “開始 ”菜單的項 添加新的鍵和值 節(jié) 項 值描述 值 對于每個發(fā)行軟盤或 、 $件創(chuàng)建者 系統(tǒng)定義的一個類名字（詳見 或者是用戶指定的新的類名 匹配的類 Mm/dd/指定的一個字符串 指定它的描述和可能的打文件和目錄 指定文件名、源磁盤 可選的子目錄 遼寧科技大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 = 加新的鍵和值 和文件大小。如果所有文件都在根目錄中，這個節(jié)可以是空的 指定廠商名和對應(yīng)的 的名稱 指定產(chǎn)品名稱、對應(yīng)的 的名稱、硬件 0 個或更多個兼容 指定要復(fù)制的文件、或列出這些文件的 的名稱 指定 的名稱 列出指定要添加到 “開始 ”菜單的項 應(yīng)用程序 用戶應(yīng)用程序是系統(tǒng)與用戶