RFID閱讀器與PC之間的數(shù)據(jù)傳輸簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)
引言
市面上大多數(shù)RFID閱瀆器采用串口或PS2接口與PC通信,串口方式需要安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng),PS2接口不支持熱插拔。為了彌補(bǔ)以上兩者的缺陷,本文提出了采用USB接口與PC通信的方式。HID類(lèi)設(shè)備是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)USB設(shè)備,Windows等操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的HID類(lèi)驅(qū)動(dòng)程序、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等通用HID設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。從Windows98操作系統(tǒng)開(kāi)始,為HID類(lèi)設(shè)備提供了通用的驅(qū)動(dòng)程序,所以只要按照HID設(shè)備類(lèi)的規(guī)范編寫(xiě)設(shè)備的固件程序,就能夠讓W(xué)indows系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別設(shè)備,省去了復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)過(guò)程。
1 HID設(shè)備描述符
在USB中,USB HOST通過(guò)各種描述符來(lái)識(shí)別設(shè)備。HID設(shè)備描述符包含5個(gè)USB基本描述符(設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符、字符串描述符)和3個(gè)HID設(shè)備類(lèi)特定描述符(HID描述符、報(bào)告描述符、實(shí)體描述符),它們之間的關(guān)系如圖1所示。
2 HID設(shè)備枚舉
USB主機(jī)識(shí)別一個(gè)USB設(shè)備必須經(jīng)過(guò)枚舉過(guò)程,主機(jī)使用總線(xiàn)枚舉來(lái)識(shí)別和管理設(shè)備狀態(tài)的變化??偩€(xiàn)枚舉過(guò)程如下:
①連接設(shè)備。USB設(shè)備接入U(xiǎn)SB總線(xiàn)。
?、谠O(shè)備上電。USB設(shè)備可使用USB總線(xiàn)供電,也可使用外部電源供電。
?、壑鳈C(jī)檢測(cè)到設(shè)備,發(fā)出復(fù)位。設(shè)備連接到總線(xiàn)后,主機(jī)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備在總線(xiàn)的上拉電阻,檢測(cè)新的設(shè)備連接,并判斷該設(shè)備是全速設(shè)備還是低速設(shè)備,然后向該端口發(fā)送一個(gè)復(fù)位信號(hào)。
④設(shè)備默認(rèn)狀態(tài)。設(shè)備要從總線(xiàn)上接收到一個(gè)復(fù)位信號(hào)后,才可以對(duì)總線(xiàn)的處理操作作出響應(yīng)。設(shè)備接收到復(fù)位信號(hào)后,就使用默認(rèn)地址(00H)來(lái)對(duì)其進(jìn)行尋址。
?、莸刂贩峙?。當(dāng)主機(jī)接收到有設(shè)備對(duì)默認(rèn)地址(00H)響應(yīng)的時(shí)候,就對(duì)設(shè)備分配一個(gè)空間地址,以后設(shè)備就只對(duì)該地址進(jìn)行響應(yīng)。
⑥依次讀取HID設(shè)備的設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、HID描述符、端點(diǎn)描述符、字符串描述符。
3 HID接口固件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 硬件連接
PDIUSBD12是一個(gè)純粹的USB接口芯片,僅處理USB通信,自身不帶微控制器,需要有一個(gè)微控制器對(duì)它進(jìn)行控制。微控制器AT89S52與PDIUSBD12的連接如圖2所示。ALE接低電平表示一個(gè)獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)配置。PDIUSBD12的A0引腳控制PDIUSBD12的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。AT89 S52的地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)可直接與PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。
3.2 程序設(shè)計(jì)
PDIUSBD12接收主機(jī)的建立包時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷,微控制器響應(yīng)中斷,然后通過(guò)讀PDIUSBD12的中斷寄存器決定數(shù)據(jù)包是發(fā)送到控制端點(diǎn)還是普通端點(diǎn)。如果數(shù)據(jù)包是送往控制端點(diǎn),微控制器通過(guò)讀PDIUSBD12最后處理狀態(tài)寄存器。進(jìn)一步確定數(shù)據(jù)包是否是一個(gè)建立包。然后進(jìn)入到控制端點(diǎn)輸入或輸出服務(wù)子程序。具體程序流程如圖3所示。其中,USB沒(méi)備的枚舉過(guò)程由控制端點(diǎn)來(lái)完成,傳入主機(jī)顯示的數(shù)據(jù)由普通端點(diǎn)完成。
由于程序中將設(shè)備枚舉為HID鍵盤(pán),所以傳輸時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足HID鍵盤(pán)的要求,例如在HID鍵盤(pán)的端點(diǎn)描述符中盧明,主機(jī)每10 ms之內(nèi)響應(yīng)一次設(shè)備,所以每傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)必須等待10 ms才能傳下一個(gè),如果兩次傳輸相同的數(shù)據(jù),必須在其中插入一個(gè)空包(00,00,00,00,00,00,00,00),否則主機(jī)會(huì)認(rèn)為只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)。鍵盤(pán)碼詳見(jiàn)HIDUsage Tables,數(shù)據(jù)包由8個(gè)字節(jié)構(gòu)成,前兩個(gè)字節(jié)為0,后面為鍵值,每一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)按鍵。理論上一次可以傳輸6個(gè)按鍵,但是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中丟失鍵值經(jīng)常發(fā)生,所以只采用第3個(gè)字節(jié)傳輸,其余字節(jié)為0。
3.3 程序運(yùn)行結(jié)果
設(shè)備枚舉為HID鍵盤(pán)如圖4所示,成功將設(shè)備枚舉成HID鍵盤(pán)。
首先利用RFID閱讀器的桌面DEMO程序給標(biāo)簽的USER區(qū)寫(xiě)入驗(yàn)證的數(shù)據(jù),然后利用閱讀器將寫(xiě)入的數(shù)據(jù)讀取,經(jīng)過(guò)HID方式傳送到記事本上,數(shù)據(jù)傳輸如圖5所示。
結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了RFID閱讀器傳輸數(shù)據(jù)量不大,速度要求不高,但必須在短時(shí)間內(nèi)作出響應(yīng)的要求。設(shè)備無(wú)須編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序,連接PC后就能工作,縮短了開(kāi)發(fā)的時(shí)間。