[發明專利]一種利用USBHost接口實現程控儀器通信的總線橋

有效

• 申請號: 201710277455.1
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107168917B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 肖寅東;葉建偉;劉科;王厚軍;田書林;郭廣坤;黃建國
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種利用USB Host接口實現程控儀器通信的總線橋，其特征在于，包括：通過USBHost接口連接控制主機與儀器主機的USB總線橋；

USB總線橋包括主USB芯片和從USB芯片，通過將兩塊USB芯片“背靠背”連接構成，其中，主USB芯片支持USBTMC協議；

主USB芯片和從USB芯片均包括USB收發器、CPU、端點FIFO以及FIFO接口，以及運行在兩塊USB芯片上的固件程序；

其中，CPU運行著USB芯片的固件程序，完成USB芯片的初始化和配置符合協議的各類描述符，以及對USB收發器、端點FIFO和FIFO接口的控制；

USB收發器用來實現USB芯片分別與儀器主機和控制主機之間的通信，其主要傳輸方式包括控制傳輸、Bulk傳輸和中斷傳輸；控制傳輸實現USB芯片在兩個主機上的識別與連接，Bulk傳輸實現USB芯片與主機之間的數據傳輸，中斷傳輸實現從USB芯片與儀器主機的Header數據傳輸；

端點FIFO用于存放USB芯片與主機之間的傳輸數據，并根據不同的傳輸方式存放不同位置；

FIFO接口受CPU控制，用于實現將端點FIFO數據通過本地引腳與另一塊USB芯片的連接；

主USB芯片的USB收發器通過BulkOut傳輸接收到來自控制主機發送的數據后，將其存放在端點FIFO里，CPU讀取這些數據的前12字節，即USBTMC協議規定的Header數據，判斷本次傳輸方式，若本次傳輸為Out型傳輸，則設置FIFO接口寫操作，將這些數據寫到從USB芯片，從USB芯片的USB收發器先將Header數據由中斷傳輸發送給儀器主機，再由BulkOut傳輸將數據發送給儀器主機；若為In型傳輸，則同樣先設置FIFO接口寫操作，將提取的12字節Header數據經從USB芯片發送給儀器主機，然后設置FIFO接口讀操作，讀取從USB芯片的數據，從USB芯片的USB收發器通過BulkIn傳輸接收儀器主機的數據，并將其由主USB芯片的FIFO接口讀操作讀走，當主USB芯片讀到數據并保存在端點FIFO里后，將端點FIFO里的數據通過BulkIn傳輸發送給控制主機；儀器主機通過安裝的驅動程序通過中斷傳輸輪詢從USB芯片的中斷端點緩沖區，獲取Header數據，對Header進行解析后跳轉執行相對應的操作，即開啟BulkOut傳輸寫數據，或開啟BulkIn傳輸讀數據，或者是不操作等待下一次中斷傳輸。

2.根據權利要求1所述的一種利用USB Host接口實現程控儀器通信的總線橋，其特征在于，所述的Out型傳輸的方式為：直接BulkOut傳輸方式傳輸Header+數據；所述的In型傳輸的方式為：先通過BulkOut發送一個Header，再開啟BulkIn傳輸，其傳輸數據為Header+數據；其中，Header為12字節的長度，第一字節為MsgID，用來表明本次傳輸的類型，是Out型還是In型；接下來是1字節的bTag和1字節的bTagInverse，用來區別多次傳輸；再1字節保留為0；接著的4字節時TransferSize，表示本次傳輸的長度；再1字節時bmTransferAttributes，用來表明傳輸的額外規定；最后3字節保留為0。

3.根據權利要求1所述的一種利用USB Host接口實現程控儀器通信的總線橋，其特征在于，所述的FIFO接口通過本地引腳連接用于實現主、從USB芯片間的數據傳輸；其中，本地引腳包括用于數據傳輸的16根數據總線、實現傳輸握手的PinTxnOver和PinSReady引腳，以及基于USBTMC協議類請求命令的PinAbortBulkOut、PinAbortBulkIn、PinClearHalt和PinInit引腳；

當主USB芯片需要與從USB芯片進行數據傳輸時，先對PinSReady引腳進行判定，當其為高電平時，則從USB芯片可以進行數據傳輸，然后主USB芯片置PinTxnOver引腳為高電平，并置數據總線有效，當從USB芯片接收到PinTxnOver引腳為高電平時，置PinSReady引腳為低電平，并置數據總線有效，開始進行數據傳輸，數據傳輸結束后，主USB芯片置PinTxnOver引腳為低電平，則傳輸結束，當從USB芯片收到PinTxnOver引腳為低電平時，置PinSReady引腳為高電平，為下一次數據傳輸準備；

所述的PinAbortBulkOut、PinAbortBulkIn、PinClearHalt和PinInit引腳受主USB芯片CPU控制，用于類請求命令的處理；當需要進行類請求命令處理時，將相應的引腳電平取反，從USB芯片的CPU輪詢這些引腳電平，當檢測到引腳電平改變時，執行相應類請求命令。