引 言
在USB拓扑结构中PC机扮演着中心作用，没有PC机的参加，USB设备将无用武之地;但随着USB-OTG规范的提出和USB主机接口芯片的产出，USB主机逐步使用到各种场合中，如数码伴侣、打印机等。现在，大多数的温湿度记载仪都是经过单片机的A／D模块屡次采样．经过软件滤波，得到一个均值，然后再经过模仿传感器的数据校对表换算出实践的温湿度，并且都是经过串口与上位机进行通讯，上位机需求编写一个数据剖析软件来设置记载仪的作业方式，并对记载的历史数据进行剖析与处理。依据对以往记载仪的剖析和对USB-OTG技能的深入研究，提出了数字温湿度记载仪体系中USB主机规划的完结计划。将USB主机嵌入到数字温湿度记载仪体系中，把对记载仪的设置预先写到USB磁盘上，再将USB磁盘插到记载仪上，别离按下读／写按键，记载仪别离完结读取磁盘上的装备和将记载数据写到USB磁盘上。下面详细剖析其硬件规划和软件完结进程。
1 硬件规划
记载仪体系硬件结构如图1所示。该体系首要完结收集、显现和记载数据，并驱动USB磁盘，在单片机上完结读写USB磁盘功用。整个体系硬件首要由一个主控芯片、数字温湿度传感器、USB主机接口芯片、E2PROM、LCD液晶显现器等构成。体系由电池供电，无论是硬件规划仍是软件编程都要考虑功耗问题，所以主控芯片选用超低功耗的MSP430F1611单片机，结合软件编程能延伸电池寿数。数字温湿度传感器选用的是Rotronic公司的HygroC1ip，USB主机芯片选用Philips公司的ISPl362。
1．1 数字温湿度传感器HygroClip
HygroClip是一种数字温湿度传感器，具有5根线：电源、地、温度输出、湿度输出、数字输入／输出。供电电压需求5 V，而整个体系的作业电压小于5 V，所以要外加有使能端输出为5V的升压器，使能端由MSP430F1611的一般I／O口操控，这样能够有挑选地使传感器作业，有利于下降体系功耗。传感器首要由AIRCHIP2000和Micro-Controller／E2PROM两部分构成。AIRcHIP2000中的集成电路担任丈量温湿度，并将它们转化为数字量;D／A转化器将MicroController宣布的数据转为模仿输出。MicroController依据数字量算出温湿度的实践值，经过数字输出线发送到MSP430F16ll中。E2PROM用来保存校对数据、传感器数据等。HygroClip与MSP430F1611传输数据经过数据输入／输出线来完结，所以是一位一位地发送数据，发送8位代表发完1个字节，有点类似于串口通讯协议。串口通讯协议规则如下：先发送同步头，当HygroC1ip接入体系3秒钟后，主动进入发送温湿度数据状况，单片机检测到其下降沿中止，然后敞开上升沿中止，发动定时器计数，核算进入上升沿中止的时刻。若在800μs左右，表明可能是同步头，此刻开下降沿中止，并重计定时器的时刻。若在4700μs左右，则表明抓到同步头。该下降沿标志着第一位发送数据的开端，经过200μs检查接纳位的状况，为“1”表明收到的是“1”，为“0”表明收到的便是“0”。其数字输入／输出引脚的波形如图2所示。
1．2 ISPl362简介
ISPl362是Philips公司推出的USB芯片。它在单芯片上集成了OTG操控器、主机操控器、设备操控器、USB收发器、OTG收发器和缓存器等。OTG操控器彻底兼容USB2．0及On-The-Go Supplement 1．0协议，支撑OTG规范要求的一切功用。在OTG方式下作业时，可经过主机通讯协议HNP完结主机和外设两种功用的转化，并支撑对话恳求协议SNP。主机和设备操控器恪守USB2．O协议，支撑1．5 Mb／s的低速传输和12 Mb／s的全速传输。当作为设备操控器时，具有两个操控端点，且能使用14个端点进行四种传输类型的恣意类型。ISP1362还集成了计时器及支撑OTG功用所需求的模仿元件，并且内部还有一个锁相环PLL，因而能够选用12MHz的晶振，既下降了本钱，又下降了EMI。ISP1362支撑内置电源供电及外部电源供电两种方式。关于较低功耗的使用规划，可用内部集成的电荷泵鼓励器;而假如使用体系的功耗较高，则要用外部电源供电。ISPl362还供给2个USB端口。端口1可进行软件装备，并可用作下行、上行OTG端口。作为OTG端口，端口1可在主机或外设方式下作业，并可经过HNP或布线改变来动态转化人物。端口2只用作下行传输。ISPl362的接口电路如图3所示。
1.3 MSP430F1611简介
MSP430F1611是TI公司推出的一款16位超低功耗单片机，作业电源电压为1．8～3．6 V，可用电池作业，并且能够有很长的使用时刻;具有16位RISC结构，CPU中的16个寄存器和常数产生器使MSP430微操控器能到达最高的代码功率;灵敏的时钟源能够使器材到达最低的功耗;具有5种省电方式，在lMHz的时钟条件下运转，耗电电流（0．1～400 μA）因不同的作业方式而不同;数字操控振荡器（DCO）可使器材从低功耗方式敏捷唤醒，在少于6μs的时刻内激活到活泼的作业方式;支撑串行在体系编程和安全熔丝的程序代码维护，内部具有10KB容量的RAM，能够存扩大容量中心数据和变量。
2 软件规划
整个体系软件分为用户程序和uSB主机软件两部分，USB主机软件为用户程序供给软件接口。当记载仪需求读写USB磁盘时，调用接口发送读写指令即可完结。用户程序集成初始化、收集、显现、记载等子程序。初始化单片机与其外围模块;收集程序担任将数字温湿度传感器的脉冲输入转化为温湿度的值;显现程序则将收集到的数据经过液晶显现器显现出来，显现频率能够设置;记载程序将收集的数据写到F2PROM保存，掉电不丢掉，然后要经过I／O口模仿I2C协议完结读写32PROM，USB主机软件集成USB主机操控器驱动程序（HCD）、USB驱动程序（USBD）和MassStorage类驱动程序。HCD担任完结对USB主机操控器ISPl362装备和作业办理，经过数据线上的电平改变检测到USB设备的接入和拔出，如ISPl362的初始化、设置ISPl362的寄存器完结链路级数据传输等。USBD是整个主机软件的中心部分，相当于PC机上USB主机的中心驱动程序，依照USB协议合理调用HCD来获取设备、装备、接口及端点描述符，然后对USB设备设置地址并与之通讯，然后辨认并判别USB设备是否归于Mass Storage类。Mass Storage类驱动程序包含Bulk_Only传输协议的完结以及在协议完结的基础上发送特定的恳求指令，进而对USB磁盘上的F1ash进行读和写，从USB磁盘上读取对记载仪的装备，并将记载仪保存的数据写到USB磁盘上供上位机剖析处理。
为了将体系的功耗降到最低，仅仅在硬件规划上考虑是远远不够的，还需求规划低功耗的软件来合作硬件作业，才干到达抱负的方针。在本体系中，为了下降功耗，将用户程序和USB主机软件进行收拾和优化，分红主程序、看门狗中止子程序和USB主机程序三大模块。主程序担任初始化、开中止后进入低功耗作业方式，然后一向等候中止，看门狗中止程序担任收集数据、显现数据、保存数据等功用，由于记载仪需求不断的收集、显现和保存，所以要周期性地进入中止。收集、显现和保存这三个事情不是同步的，每次进入中止后都会收集数据，可是到达显现和保存条件之后别离进入相应的处理，并且显现和保存的时刻参数是经过USB磁盘装备得到的，能够更改。读写中止子程序担任判别按键类型，在Mass Storage类驱动程序基础上树立一个FAT文件体系，支撑FATl6／FAT32两种文件格局，以文件的方式统一办理USB磁盘上的内容。各个程序流程如图4至图6所示。
