基于NI-VISA与LabVIEW的USB接口应用设计方案

小猫毛

USB接口是近年来应用在PC领域的新型接口技术。它基于单一的总线接口技术来满足多种应用领域的需求；它的即插即用、支持热插拔、易于扩展等特性极大地方便了用户的使用，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。

传统的开发USB应用系统的步骤是，先用WindowsDDK(设备驱动程序开发包)或第三方开发工具(如DriverStudio)开发USB驱动程序，然后用Visual C++编写DLL(动态连接库)，最后再调有DLL来开发应用程序。显然，这对Windows编程不熟悉的人来说有一定的难度，何况USB驱动程序的开发难度很大。本文介绍一种简单、快速开发USB接口应用系统的方法。它直接在LabVIEW环境下通过NI-VISA开发能驱动用户USB系统的应用程序，完全避开了以前开发USB驱动程序的复杂性，大大缩短了开发周期。

1 NI-VISA简介

NI-VISA(Virtual Instrument Software Architec-ture，以下简称为“VISA”)是美国国家仪器NI(NaTIonal Instrument)公司开发的一种用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程接口。VISA总线I／O软件是一个综合软件包，不受平台、总线和环境的限制，可用来对USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以太网系统进行配置、编程和调试。VISA是虚拟仪器系统I／O接口软件。基于自底向上结构模型的VISA创造了一个统一形式的I／O控制函数集。一方面，对初学者或是简单任务的设计者来说，VISA提供了简单易用的控制函数集，在应用形式上相当简单；另一方面，对复杂系统的组建者来说，VISA提供了非常强大的仪器控制功能与资源管理。

2 LabVIEW及其调用VISA的条件

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是NI公司开发的一种基于图形程序的编程语言。用户利用创建和调用子程序的方法编写程序，使创建的程序模块化，而且程序编制简单、直观。一个LabVIEW程序分为3部分：前面板、框图程序和图标／接线端口。前面板用于模拟真实仪器的前面板；框图程序是利用图形语言对前面板上的控件对象(分为控制量和指示量两种)进行控制；图标／接线端口用于把LabVIEW程序定义成一一个子程序，从而实现模块化编程。

当进行USB通信时，VISA提供了两类函数供Lab-VIEW调用，USB INSTR设备与USB RAW设备。USBINSTR设备是符合USBTMC协议的USB设备，可以通过使用USB INSTR类函数控制，通信时无需配置NI-VISA；而USB RAW设备是指除了明确符合USBTMC规格的仪器之外的任何USB设备，通信时要配置NI-VISA。

(1)配置NI-VISA的步骤

　　①使用Driver DevelopineInt Wizard(驱动程序开发向导)创建INF文档；

　　②安装INF文档，并安装使用INF文档的USB设备；

　　③使用NI-VISA Interactive Control(NI-VISA互动控制工具)对设备进行测试，以证实USB设备已正确安装，并获得USB设备的各属性值。

详细过程可参考NI官方网站上免费提供的文档《使用NI-VISA控制USB设备》。

(2)与NI-VISA相配合的LabVIEW横板中VI子节点

　 ViOpen，打开并指定VISA resource name的设备的连接。
ViProperty，VISA设备的属性子节点，可以设置端点或传输方式。
ViWnte，向VISA resource name指定的设备写入数据。
ViRead，从VISA resource name指定的设备读出数据。
ViClose，结束设备读写并关闭与指定设备的连接。

(3)USB RAW设备读写的操作次序

USB RAW设备的读写次序如图l所示。

基于NI-VISA与LabVIEW的USB接口应用设计方案

下面以一个USB接口的温度采集系统为例，说明基于NI-VISA驱动的USB接口应用系统的设计与实现。

3 系统硬件结构

系统以Philips公司的增强型80C51单片机为核心，如图2所示。这是一个多点温度采集系统，核心器件是含有8 KB非易失Flash程序存储器的P89C52，与标准80C51完全兼容。USB通信控制芯片采用Philips公司的PDIUSBD12芯片(简称 “D12”)。它是一款较新型的专用USB通信控制芯片，符合通用串行总线USBl．1版规范，内部集成有串行接口引擎SIE、320字节FIFO存储器、收发器和电压调节器。前端温度传感器采用Dallas公司生产的DSl8820。它是一线式数字温度传感器，直接以数字量输出给微处理器，可节省大量的引线和信号调理电路。DSl8820内部有一个光刻ROM。这个ROM中存有64位序列号。它可以看作足该DS18820的地址序列码，所以多路温度传感器可以挂在l条总线上，共同占用单片机的1条I／O线即可实现接口。在提升单片机I／O线驱动能力的前提下，理论上可以任意扩充检测的温度点数。

基于NI-VISA与LabVIEW的USB接口应用设计方案

D12与单片机的接口共有两种方式：多路地址／数据总线方式和单地址／数据总线方式。这里选择了单地址／数据总线方式，因此，D12的ALE接为低电平，而A0脚与P89C52X2的端口P3．3相连。该端口控制D12的命令和数据状态：A0=1，表示数据总线上是命令；A0=0，表示数据总线上是数据。D12的数据总线直接与P0口相连，D12的中断引脚INT_N与P89C52X2的INT0相连。当D12的外部巾断有一位为1 时，INT_N输出低电平，触发P89C52X2的外部中断。

因为系统未采用DMA，所以D12的DMAcK_N引脚接高电平，EOT_N引脚通过电阻接到USB的+5 V，以正确检测到USB连接；INT_N引脚加一个上拉电阻。因为D12有片内上电复位电路，故引脚RESET_N直接与电源引脚VCC相连。温度传感器 DSl8820工作在外接电源工作方式，DQ引脚直接和P89C52X2的P1．0相连。

yulzhu

这是广告吗？