基于CH375多通道USB接口与PC机通信的实现
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:625
来源：微计算机信息 作者：杨全玖 张大伟 吕宗芳 赵书俊 吕运朋
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摘要：利用usb接口技术，采用usb模块ch375，在加速器核辐射监测系统中实现了多个探测通道usb接口与计算机通信。给出了ch375与单片机接口电路的原理简图，并详细介绍了实现多通道usb数据传输的上、下位机的程序设计。
关键词：usb接口，加速器，核辐射监测系统，多通道
正离子静电加速器在运转过程中会产生能量较高的γ﹑x和快中子等多种放射性辐射，对周围的环境造成污染，对生命造成危害[1]。由于其体积庞大，辐射范围广，需设计一个多探测端的多通道同步核辐射监测系统，针对加速器周围环境进行辐射防护监测。每个探测端属于一个探测通道，它们相互独立。各通道将采集到的数据传输给上位机（主控计算机）。上位机进行数据处理并显示各个探测端的辐射强度及吸收剂量。
若采用串口（rs232）实现多通道传输，各通道每次向上位机传输的数据容量大（16k），而串口传输速度慢，花费的时间长。在通信过程中，相应通道进入中断服务程序后，不能够再采集新的信号，更加严重地影响了系统的探测效率。于是就采用ch375构成的usb接口进行数据传输。速率可提高到1mbit/s以上。同时usb所具有的即插即用、通用性强、易扩展、可靠性好等优点[2,3]也极大地改善了接口的使用性能。
1 ch375模块[4]简介
usb模块ch375是一个usb总线的通用设备接口芯片，用户无需编写驱动程序，内置有usb通讯中的底层协议，完全满足usb1.1标准。具有8位数据总线（d0～d7）、地址输入（a0）、读（rd#）、 写（wr#）、片选控制线（cs#）以及中断输出（int#），可以方便地挂接到单片机的数据总线上。当a0为低电平时选择数据端口，单片机通过8位并口对ch375进行读写数据；为高电平时选择命令端口，可以向其写入命令。
在本地端，单片机对ch375的操作是采用命令加数据的i/o操作方式，任何操作都是先发命令（其命令格式参考文献3）给ch375，然后执行数据输入输出。ch375接收到上位机发送的数据或者发送完给上位机的数据后，以中断方式通知单片机。
将ch375芯片的驱动程序、动态链接库拷贝到上位机中，利用ch375动态链接库dll提供的api函数对其进行操作，对usb设备的通信就几乎和访问本地硬盘中的文件差不多了。
2 具有多个usb接口的多通道数据采集系统
图1是加速器的核辐射监测系统。是个具有多个usb接口的多通道数据采集系统。该系统可安装连接多个探测端（最多128个）。监测不同的放射性辐射时，装配相应的探测器。每个探测通道的工作原理及电子线路都相同，分别连接到usb扩展卡上。多道分析器采用高性能avr单片机atmega128作为控制器。atmega128运用harvard结构概念，具有预取指令功能，机器周期为1个时钟周期，绝大多数指令为单周期指令，工作频率为16mhz时可达到16mips的性能[5]。用其控制高速模数转换电路，把探测器输出的模拟量转换成计算机可接收的数字量，进行存储，等待上位机的读取。
图1加速器多通道核辐射监测系统结构图
单一探测通道，用ch375构成的usb接口电路原理如图2所示。各通道接收到上位机发出读取数据命令后，由atmega128控制将所有探测数据通过usb接口电路传输给上位机。
图2 ch375构成的usb接口电路原理图
3 多个通道usb接口的软件设计
各通道的usb模块ch375在计算机应用层与其本地端单片机atmega128之间提供了端对端的连接。统一采用
来源：微计算机信息 作者：杨全玖 张大伟 吕宗芳 赵书俊 吕运朋
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摘要：利用usb接口技术，采用usb模块ch375，在加速器核辐射监测系统中实现了多个探测通道usb接口与计算机通信。给出了ch375与单片机接口电路的原理简图，并详细介绍了实现多通道usb数据传输的上、下位机的程序设计。
关键词：usb接口，加速器，核辐射监测系统，多通道
正离子静电加速器在运转过程中会产生能量较高的γ┖涂熘凶拥榷嘀址派湫苑洌灾芪У幕肪吃斐晌廴荆陨斐晌：1]。由于其体积庞大，辐射范围广，需设计一个多探测端的多通道同步核辐射监测系统，针对加速器周围环境进行辐射防护监测。每个探测端属于一个探测通道，它们相互独立。各通道将采集到的数据传输给上位机（主控计算机）。上位机进行数据处理并显示各个探测端的辐射强度及吸收剂量。
若采用串口（rs232）实现多通道传输，各通道每次向上位机传输的数据容量大（16k），而串口传输速度慢，花费的时间长。在通信过程中，相应通道进入中断服务程序后，不能够再采集新的信号，更加严重地影响了系统的探测效率。于是就采用ch375构成的usb接口进行数据传输。速率可提高到1mbit/s以上。同时usb所具有的即插即用、通用性强、易扩展、可靠性好等优点[2,3]也极大地改善了接口的使用性能。
1 ch375模块[4]简介
usb模块ch375是一个usb总线的通用设备接口芯片，用户无需编写驱动程序，内置有usb通讯中的底层协议，完全满足usb1.1标准。具有8位数据总线（d0～d7）、地址输入（a0）、读（rd#）、 写（wr#）、片选控制线（cs#）以及中断输出（int#），可以方便地挂接到单片机的数据总线上。当a0为低电平时选择数据端口，单片机通过8位并口对ch375进行读写数据；为高电平时选择命令端口，可以向其写入命令。
在本地端，单片机对ch375的操作是采用命令加数据的i/o操作方式，任何操作都是先发命令（其命令格式参考文献3）给ch375，然后执行数据输入输出。ch375接收到上位机发送的数据或者发送完给上位机的数据后，以中断方式通知单片机。
将ch375芯片的驱动程序、动态链接库拷贝到上位机中，利用ch375动态链接库dll提供的api函数对其进行操作，对usb设备的通信就几乎和访问本地硬盘中的文件差不多了。
2 具有多个usb接口的多通道数据采集系统
图1是加速器的核辐射监测系统。是个具有多个usb接口的多通道数据采集系统。该系统可安装连接多个探测端（最多128个）。监测不同的放射性辐射时，装配相应的探测器。每个探测通道的工作原理及电子线路都相同，分别连接到usb扩展卡上。多道分析器采用高性能avr单片机atmega128作为控制器。atmega128运用harvard结构概念，具有预取指令功能，机器周期为1个时钟周期，绝大多数指令为单周期指令，工作频率为16mhz时可达到16mips的性能[5]。用其控制高速模数转换电路，把探测器输出的模拟量转换成计算机可接收的数字量，进行存储，等待上位机的读取。
图1加速器多通道核辐射监测系统结构图
单一探测通道，用ch375构成的usb接口电路原理如图2所示。各通道接收到上位机发出读取数据命令后，由atmega128控制将所有探测数据通过usb接口电路传输给上位机。
图2 ch375构成的usb接口电路原理图
3 多个通道usb接口的软件设计
各通道的usb模块ch375在计算机应用层与其本地端单片机atmega128之间提供了端对端的连接。统一采用
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