RS232接口转USB接口的通信方法.doc

RS232接口转USB接口的通信方法 摘要：USB通用串行总线是计算机外设接口的发展趋势，将逐渐取代PC机上的RS232协议串口，因此很多传统的RS232接口设备都将面临一个向USB接口转换的问题本文以IC卡门禁考勤系统为例，提出一种方案，使传统的RS232接口转化为USB接口后直接通过USB总线接入PC， 同时使IC卡门禁考勤设备增加了USB总线具有的热插拔、自动配置和智能电源管理等功能；着重剖析USB通信内核，探讨系统软硬件设计方案 引 言　　USB作为一种新的PC机互连协议，使外设到计算机的连接更加高效、便利这种接口适合于多种设备，不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点，还能同时连接多达127个设备，解决了如资源冲突、中断请求（IRQs）和直接数据通道（DMAs）等问题因此,越来越多的开发者欲在自己的产品中使用这种标准接口而RS232是单个设备接入计算机时，常采用的一种接入方式，其硬件实现简单， 因此在传统的设备中有很多采用了这种通信方式 一般的IC卡门禁考勤系统也使用RS232接口与PC机通信如果将USB技术应用于IC卡门禁考勤系统与PC机之间的数据通信，这样，不仅能使IC卡门禁考勤设备具备USB通信的诸多优点，而且对PC机而言还可以节余1个RS232串口为其它通信所用。

1 USB系统概述　　USB规范描述了总线特性、协议定义、编程接口以及其它设计和构建系统时所要求的特性USB是一种主从总线，工作时USB主机处于主模式，设备处于从模式USB系统所需要的唯一的系统资源是，USB系统软件所使用的内存空间、USB主控制器所使用的内存地址空间（I/O地址空间）和中断请求（IRQ）线USB设备可以是功能性的，如显示器、鼠标或者集线器之类它们可以作低速或者高速设备实现低速设备最大速率限制在1.5 Mb/s，每一个设备有一些专有寄存器，也就是端点（endpoint）在进行数据交换时，可以通过设备驱动间接访问它每一个端点支持几种特殊的传输类型，并且有一个唯一的地址和传输方向不同的是端点0 仅用作控制传输，并且其传输可以是双向的　　系统上电后，USB主机负责检测设备的连接与拆除、初始化设备的列举过程，并根据设备描述表安装设备驱动后自动重新配置系统，收集每个设备的状态信息设备描述表标识了设备的属性、特征并描述了设备的通信要求USB主机根据这些信息配置设备、查找驱动，并且与设备通信　　典型的USB数据传输是由设备驱动开始的，当它需要与设备通信时，设备驱动提供内存缓冲区，用来存放设备收到或者即将发送的数据。

USB驱动提供USB设备驱动和USB主控制器之间的接口，并将传输请求转化为USB事务，转化时需要与带宽要求及协议结构保持一致某些传输是由大块数据构成的，这时需要先将它划分为几个事物再进行传输　　具有相似功能的设备可以组成一类，这样便于分享共有的特性和使用共同的设备驱动程序每个类可以定义其自己的描述符，如：HID类描述符和 Report描述符HID类是由人控制计算机系统的设备组成的，它定义了一个描述HID设备的结构，并且表明了设备的通信要求HID设备描述符必须支持端点输入中断，固件也必须包括一个报告描述符，表明接收和发送数据的格式在IC卡门禁考勤系统引入RS232到USB的接口转换模块后，从系统所具有的特性来看，应该属于HID设备因此，两种特殊的HID类请求必须被支持：SetReport和GetReport 这些请求使设备能接收和发送一般的设备信息给主机在没有中断输出终端时，SetReport是主机发送数据给HID设备的唯一方式2 系统要求　　为了实现IC卡门禁考勤系统中RS232-USB的接口转换，需要1台支持USB的主机，同时还要提供主机上用于与外设通信的驱动，一般由操作系统提供此外，还需开发在主机上执行的客户端应用程序。

在设备端，需要提供具有USB接口的主控制器芯片，以及编写主控制器上执行的USB通信代码和用于执行外设功能的相关代码 。