来源：单片机及嵌入式系统应用 作者：任治国 王大方 陈晓国

    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。

    关键词：usb 终端 人机接口设备（hid） 列举

    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