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VC的HID人机接口设备设计+技术发展+需求分析

更新时间:2010-9-10:  来源:毕业论文

VC的HID人机接口设备设计+技术发展+需求分析
基于HID的人机接口设备的设计及应用开发包括两个方面:主机端与设备端。HID设备端,即下位机方面,采用APG8021开发平台,该平台的ST221U微控制器,内置USB控制器,支持USB全速设备(12Mbps)。在开发平台上,需要开发的驱动有USB HID驱动、键盘驱动及LCD驱动,这些是本项目的难点。主机端,即上位机方面,设备端为USB HID设备,属于用HID类设备——USB的标准设备类之一,故而无需开发内核模块客户驱动程序,因为Win98之后的操作系统基本都提供了HID类驱动程序,故只需开发客户程序,调用HID类驱动程序提供的Win32 API服务,即可实现与设备端通信。本项目通过键盘与LCD显示功能,演示了设备端与主机端之间的通信。本文来自六'维*论-文.网
1.3需求分析1.3.1用户需求分析
随着电脑的普及,USB接口技术的飞速发展,使得越来越的外围设备都提供了USB接口。开发一个读卡器、键盘、鼠标等等设备,提供USB接口是必不可少的。这不仅关系到用户的使用感受,也影响了产品的易用性与方便性。学习USB接口技术已经成为势不可挡的潮流。
USB连接的优点数不胜数,即插即用是其最大的特色,也是推动USB发展的重要因素之一。即插即用的特性不仅为USB接口赢得了声誉,更赢得了广大消费者的青睐。自微软提供了USB驱动以来,只要有电脑的地方,就离不开USB接口技术,足见其发展势头之强大。不仅如此,无线USB也已悄然盛行。这意味着,新的USB时代的即将到来。
市场价值推动技术发展,为了简化USB总线开发流程,USB-IF将常用的具有相同或相似功能的设备归为一类,并制定了相关的设备类规范,使得不同的厂商开发的USB设备可以使用同样的驱动程序。本项目中的USB HID设备即是基于HID类开发的,定义此类设备则无须编写主机端的USB驱动程序,大大降低了开发难度。无须安装驱动这一诱人的特性,不仅增强了其在同类产品中的竞争力,也使得用户使用起来更加方便,开发基于HID的人机接口设备有着巨大的市场价值。
1.3.2功能需求分析
(1) 数据通信功能。用户在上位机端点击“打开设备”按钮,主机端进行设备配置,为下一步的数据传输做准备。
(2) 键盘功能。设备端的按键按下,LCD显示相应的数值,主机端亦可读取相应的键值。
(3) LCD显示功能。显示主机与设备的通信数据。
1.4主要内容
基于HID人机接口设备的设计及应用的主要内容有:主机端的客户程序的编写;设备端各驱动模块的开发,包括USB HID驱动、LCD驱动以及键盘驱动。
主机端方面:客户程序是指在主机上运行的,负责与HID设备通信的应用程序。对于USB接口的HID设备,Win98之后的操作系统都提供了HID类驱动。不需要再编写内核模式下的驱动程序,只要调用Win32 API来访问HID设备即可。
设备端方面:采用APG8021平台,该平台的ST2211U 8位集成微处理器,提供了USB控制器、Smart Card控制器,广泛应用于读卡器等消费产品。USB HID驱动模块定义了USB接口的描述符,这些描述符定义了改HID设备的基本信息。键盘驱动模块采用行列扫描法实现了4*5键盘。LCD模块则通过ST7070控制器来驱动LCD显示。USB HID驱动的开发是本项目的重点与难点。
1.5本章小结毕业论文http://www.lwfree.cn
本章主要介绍本项目的选题背景、意义,选题目标、项目需求分析以及主要内容。开发一个人机接口设备需要做很多硬件和软件的工作,包括设计人机接口设备的硬件,编写设备协议,开发设备驱动程序等等,通过这些工作我对USB协议的整个体系有了比较清晰的认识。
目  录
摘  要 I
ABSTRACT II
1  绪  论 1
1.1选题背景 1
1.2选题目标 1
1.3需求分析 2
1.3.1用户需求分析 2
1.3.2功能需求分析 2
1.4主要内容 2
1.5本章小结 3
2  USB接口技术介绍 4
2.1 USB接口技术 4
2.1.1 USB简介 4
2.1.2 USB 的总线拓扑结构 4
2.1.3 USB系统分层 5
2.1.4 USB的编码方式 6
2.1.5 USB的即插即用 7
2.2 USB接口HID设备类 7
2.2.1 HID设备类简介 7
2.2.2 HID数据传输方式 8
2.2.3 HID设备枚举过程 8
2.2.4 HID设备类描述符 9
2.3本章小结 10
3  人机接口设备系统设计 11
3.1系统框架 11
3.2人机接口设备平台简介 12
3.2.1 USB控制器方案 12
3.2.2 ST2211U芯片简介 13
3.3 主要功能 14
3.4 本章小结 14
4  基于VC的HID上位机软件开发 15
4.1  Windows驱动程序模式 15
4.1.1 Windows驱动方式 15
4.1.2 WDM驱动程序的分层结构 15
4.2 USB接口HID类驱动原理 16
4.2.1 USB设备驱动体系 16
4.2.2 与HID设备通信的主要API函数 17
4.3基于VC的应用程序开发 18
4.3.1 开发流程 18
4.3.2 打开设备功能模块 19
4.3.3 LCD显示功能模块 23
4.3.4 键盘功能模块 23
4.4 本章小结 24
5  HID设备软硬件设计与实现 25
5.1 HID设备系统设计 25
5.2 HID功能模块设计与实现 25
5.2.1 USB HID驱动开发 25
5.2.2 LCD驱动开发 29
5.2.3键盘驱动开发 30
5.3本章小结 32
6  整机系统调试 33
6.1 调试流程 33
6.2 Bus Hound调试工具简介 33
6.3 HID设备接口通信调试 33
6.4基于VC的应用软件调试 34
6.5测试结果 36
7  总结与展望 39
参考文献 40
附  录 41
谢  辞 1570

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