[發(fā)明專利]基于USB接口的實現(xiàn)兩臺主機之間雙向通信與控制的系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410829875.2
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104484302A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 張則樂;蔣乃波;王安意;胡林軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/42
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司 34102
• 代理人: 張建宏

1.基于USB接口的實現(xiàn)兩臺主機之間雙向通信與控制的系統(tǒng)，其特征在于：它包括一個USB接口電路和一份通信協(xié)議；

所述主機為具有主機功能的計算機或儀器；

所述USB接口電路包括兩個USB設備類接口芯片、一個EPLD電路、兩個USB接口插座以及一個為EPLD電路供電的穩(wěn)壓電路，來自其中一個USB接口插座的電源信號+5VA與來自另一個USB接口插座的電源信號+5VB分別經(jīng)過一只二極管后接至穩(wěn)壓芯片的輸入端，輸出+3.3V電源信號給EPLD電路供電；

所述USB設備類接口芯片為USB至并口轉(zhuǎn)換芯片，屬于USB設備類接口芯片，它具有USBDP腳，連接至USB差分數(shù)據(jù)信號的正端D+；USBDM腳，連接至USB差分數(shù)據(jù)信號的負端D-；并行接口的8位數(shù)據(jù)總線為D7～D0；RD#是輸入信號，當RD#從高電平變?yōu)榈碗娖綍r，從接收緩沖器中取得一個字節(jié)數(shù)據(jù)；WR是輸入信號，當WR從高電平變?yōu)榈碗娖綍r，將D7—D0引腳上的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器中；RXF#是輸出信號，為高電平時，不能從接收緩沖器讀數(shù)據(jù)，為低電平時，可以從接收緩沖器讀數(shù)據(jù)；TXE#是輸出信號，為高電平時，不能寫數(shù)據(jù)到發(fā)送緩沖器，為低電平時，可以寫數(shù)據(jù)到發(fā)送緩沖器；此外，USB設備類接口芯片還有OSCO腳，為時鐘輸出信號；USB設備類接口芯片的供電直接來自于USB接口插座的+5V電源及GND參考地信號；

所述EPLD電路由兩只先入先出存儲器、兩個讀邏輯發(fā)生電路、兩個寫邏輯發(fā)生電路、兩個讀寫邏輯仲裁電路；其中一側(cè)總線讀邏輯發(fā)生的條件是RXF_A為0、FIFO1未滿、總線不忙，總線寫邏輯發(fā)生的條件是TXE_A為0、FIFO2未空、總線不忙；另一側(cè)總線寫邏輯發(fā)生的條件是TXE_B為0、FIFO1未空、總線不忙，總線讀邏輯發(fā)生的條件是RXF_B為0、FIFO2未滿、總線不忙；

所述EPLD電路分別與兩個USB設備類接口芯片連接，連接至其中一個USB設備類接口芯片引腳D7～D0的為輸入輸出信號DB_A[7..0]，連接至引腳RD#的為輸出信號RD_A，連接至引腳WR的為輸出信號WR_A，連接至引腳RXF#的為輸入信號RXF_A，連接至引腳TXE#的為輸入信號TXE_A；連接至另一個USB設備類接口芯片引腳D7～D0的為輸入輸出信號DB_B[7..0]，連接至引腳RD#的為輸出信號RD_B，連接至引腳WR的為輸出信號WR_B，連接至引腳RXF#的為輸入信號RXF_B，連接至引腳TXE#的為輸入信號TXE_B；輸入信號CLK連接至兩個USB設備類接口芯片的時鐘輸出腳OSCO；RESET為復位輸入信號，由兩個USB接口插座的+5V電源信號經(jīng)延時整形產(chǎn)生，每次兩個USB電纜連接至主機，即拔插后都會產(chǎn)生一個高電平復位脈沖信號；

所述通信協(xié)議將兩臺主機劃分成虛擬的主機與從設備，主機是主控者，起控制核心的作用，設備是被控者，執(zhí)行主機發(fā)出的控制命令，虛擬的主機與從設備可相互轉(zhuǎn)換，虛擬的主機與從設備之間的通信數(shù)據(jù)為ASCII字符串方式或二進制方式；

所述通信協(xié)議規(guī)定，采用ASCII字符串傳輸方式時，一個命令的結(jié)束符以ASCII字符的換行符’/n’即字符值10作為標志；

所述通信協(xié)議中，包頭標志長度為2個字節(jié)，數(shù)值定為十六進制的0xAAAA；源地址占1個字節(jié)，對應機器信息中的機器編號,代表發(fā)出該包的是哪臺機器；目的地址占1個字節(jié)，對應機器信息中的機器編號,代表接收該包的是哪臺機器；指令編號占2個字節(jié)，用來區(qū)別主機發(fā)出的指令或設備響應主機的哪條指令；主機向設備發(fā)送指令時，設置一個16位的計數(shù)器，每發(fā)出一條指令，計數(shù)器加一，循環(huán)計數(shù)；設備側(cè)也設置一個16位的計數(shù)器，設備每響應主機的一條指令，計數(shù)器加一，循環(huán)計數(shù)；序號字段占2個字節(jié)，表示主機或設備發(fā)出的第幾個包，循環(huán)計數(shù)，不用時設為數(shù)值零；包長字段占4個字節(jié)，表示后面數(shù)據(jù)字段有多少個字節(jié)，數(shù)據(jù)字段不定長，為傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)，以字節(jié)為單位，可以傳輸數(shù)據(jù)字段為空的數(shù)據(jù)包；4字節(jié)的保留字段，不用時設為數(shù)值零，也可以設置為整個包的CRC32校驗字，能夠進一步保證通信的可靠性；后面2字節(jié)的保留字段，不用時設為數(shù)值零，留作將來擴展系統(tǒng)的功能；包尾標志占2個字節(jié)，數(shù)值定為十六進制的0x5555；本協(xié)議規(guī)定，進行大容量數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)一個包長數(shù)據(jù)為零的空包，表示本次傳輸完成。