变频器USB通讯功能的实现方法技术

本发明专利技术涉及变频器USB通讯功能的实现方法，该方法是：通过硬件接口电路和设备端驱动程序来实现变频器的USB通讯功能，硬件接口电路采用支持USB2.0协议的D12芯片来扩展变频器的微控制器DSP的USB通讯功能，与通用USB插座一起组成变频器的USB接口系统；设备端驱动程序用于实现设备的识别和数据的传输，该驱动程序采用易于移植到其他微控制器平台的模块化、层次化的程序设计结构，具体是依据数据流向自底向上地分为D12硬件接口层、D12功能接口层、USB协议层和USB应用层，每层进行模块化设计，实现模块化封装。本发明专利技术方便快捷，提高了变频器通讯接口的易用性和通用性，以及对变频器进行监控和调试的时效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变频器与上位机通讯接口的设计与实现的技术，特别是涉及一种变频器USB通讯功能的实现方法。
技术介绍
目前市场上的变频器设备，大都采用串口(RS232)与上位机进行通讯。RS232接口及其扩展的RS422和RS485等接口是工业控制领域中应用最广泛的一种通讯接口。RS232接口由于具有电路简单、信号经差分处理后可靠性较高等优点，适用于远距离的数据传输。大量可编程控制器、智能传感器和控制系统都采用RS232接口作为外连通讯接口。变频器作为工业控制系统中重要的功率变换设备，也普遍采用RS232接口对外通讯，包括与上位机之间的连接。 随着计算机技术的飞速发展，由于串口具有传输速率低、且不支持热插拔特性等缺陷，PC机主板自带的串口数目逐渐由多个减少为I个，在越来越普及的笔记本电脑上，串口甚至已经消失了，取而代之的是USB接口。通用串行总线(USB)是一种新型的计算机设备通用接口协议，具有传输速率高、可靠性强、支持热插拔、即插即用、可由总线供电等优点，已经成为目前计算机上最重要的外部设备连接总线。在应用上位机软件对变频器进行监控或调试时，如果计算机没有串口，则无法和变频器的RS232接口直接连接，还需要使用转换器，不仅增加成本，使用也不方便，更重要的是降低了数据传输效率。使用USB接口替换传统的RS232接口作为变频器与上位机之间的通讯接口，己成为新产品开发和现有产品升级的趋势，不仅可以增强变频器通讯接口的易用性和通用性，也大大提高了数据传输速度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种应用于变频器与上位机通讯的USB通讯功能的实现方法，该方法在应用上位机监控软件对变频器进行监控或调试时，变频器通过USB传输电缆可直接连接至上位机的USB接口，不仅操作简单、方便快捷，也有效地提高了数据传输的速率，改善了上位机对变频器进行监控和调试的时效性。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案 本专利技术提供的实现变频器USB通讯的方法，具体是通过硬件接口电路和设备端驱动程序来实现变频器的USB通讯功能，所述硬件接口电路采用支持USB2. O协议的D12芯片来扩展变频器的微控制器DSP的USB通讯功能，与通用USB插座一起组成变频器的USB接口系统；所述设备端驱动程序用于实现设备的识别和数据的传输，该驱动程序采用易于移植到其他微控制器平台的模块化、层次化的程序设计结构，具体是依据数据流向自底向上地分为4层，其为D12硬件接口层、D12功能接口层、USB协议层和USB应用层，每层进行模块化设计，实现模块化封装。 所述D12芯片可以采用TOIUSBD12芯片，其USB差分信号D+和D-分别连接到通用USB插座的差分信号引脚，变频器USB插座通过USB传输电缆连接至上位机或其它设备的USB接口。上述TOIUSBD12芯片，其片选引脚CS_N、读选通引脚RD_N、写选通引脚WR_N分别可以与DSP的外部扩展接口的片选引脚、读选通引脚、写选通引脚相连，D12芯片的8位并行数据口与DSP数据总线的低8位相连；改芯片的地址引脚A0、中断引脚INT_N、挂起引脚SUSPEND分别可以与DSP的3个通用输入输出引脚相连。所述D12硬件接口层负责对D12芯片与DSP的硬件接口进行操作，包括D12芯片与DSP的硬件连接端口的初始化和通过DSP外部扩展接口读写D12芯片数据。所述D12功能接口层定义了所有访问D12芯片功能的命令操作函数，包括设置工作模式、选择端点、设置端点使能、读取端点最后处理状态、读端点缓冲区数据、写端点缓冲区数据，其中读端点缓冲区数据和写端点缓冲区数据负责USB通讯中的所有数据传输过程，读写端点缓冲区数据时，必须依照D12芯片特定的读写端点缓冲区的格式和流程；D12功能接口层中的功能函数都是与硬件无关的，只需调用D12硬件接口层中相应的硬件操作函数。 所述USB协议层主要实现USB2. O协议中第九章的内容，处理各种USB标准设备请求，完成USB设备的枚举过程；在^8协议层程序中，包含一个功能相对独立的模块，即中断服务程序模块，负责处理所有D12芯片产生的中断事件。所述USB应用层统筹管理变频器设备与上位机软件的通讯过程，主要包括设备枚举、通讯数据存储和通讯协议处理；为了更有效地管理通讯过程中的报文数据，该应用层中定义了 2个首尾相接的环形队列数据结构分别用于保存变频器接收报文数据即上位机一>变频器和变频器应答报文数据即变频器一〉上位机；设备刚接入USB总线时，USB应用层负责完成设备的枚举过程；设备枚举成功后，USB应用层负责变频器与上位机的通讯过程，包括读取接收报文、解报文和发送响应报文。本专利技术提供的上述变频器USB通讯功能的实现方法，其用途是该方法在上位机监控软件对变频器进行监控或调试中的应用。该方法在变频器与上位机通讯过程中，D12芯片的地址引脚AO接收DSP的通用输出信号，当需要向D12芯片写入命令时，必须先将AO信号置高，当需要向D12芯片写入数据或从D12芯片读出数据时，必须先将AO信号置低；D12芯片的中断信号INT_N设置为DSP通用输入信号；DSP芯片通过软件查询方式不断读取并判断中断信号INT_N，当中断信号INT_N为低电平时，表示D12芯片有中断事件发生，从而进入USB通讯的中断服务程序，然后根据中断源标志位，处理相应的中断事件；D12芯片的挂起信号SUSPEND是双向的，与DSP的一个通用输入输出引脚相连，当D12芯片处于挂起状态时，信号SUSPEND的值为高，可通过DSP的通用输入引脚读取芯片的挂起状态，当D12芯片进入挂起状态后，DSP需要发送远程唤醒命令，挂起信号SUSPEND要作为DSP的输出信号，并由DSP将其置低。该方法基于可以通过中断信号和中断源标志位检测D12芯片是否处于挂起状态情况，在变频器的驱动程序中，SUSPEND信号始终作为DSP的输出信号，并置为低。本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点 其一.极大程度地提高了变频器通讯接口的易用性和通用性，变频器的USB接口插座经USB传输电缆连接至上位机(PC机)USB接口，方便快捷，并且支持热插拔，即插即用；其二.实现了变频器与上位机监控软件之间高速数据传输，传输速率最高可达12Mbit/s，提高了对变频器进行监控和调试的时效性； 其三.硬件电路设计简单可靠，易于实现，可直接在现有的变频器微控制器上扩展通讯功能； 其四.设备端驱动程序设计采用模块化、层次化的程序结构，封装性强，易于移植和扩展。附图说明图I为变频器USB接口电路原理 图2为变频器设备端USB驱动程序结构图； 图3为读端点缓冲区程序流程 图4为写端点缓冲区程序流程 图5为控制端点O输入处理程序流程 图6为控制端点O输出处理程序流程图。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供的变频器USB通讯功能的实现方法，包括硬件接口电路和设备端驱动程序的设计与实现，具体是硬件接口电路采用支持USB2. O协议的通用USB接口芯片扩展变频器的微控制器通讯接口，实现变频器与上位机监控软件之间的高速数据传输；驱动程序采用模块化、层次化的程序设计结构，实现易于移植和扩展的设备端驱动程序。所述硬件接口电路的原理图如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频器USB通讯功能的实现方法，其特征是通过硬件接口电路和设备端驱动程序来实现变频器的USB通讯功能，所述硬件接口电路采用支持USB2.0协议的D12芯片来扩展变频器的微控制器DSP的USB通讯功能，与通用USB插座一起组成变频器的USB接口系统；所述设备端驱动程序用于实现设备的识别和数据的传输，该驱动程序采用易于移植到其他微控制器平台的模块化、层次化的程序设计结构，具体是依据数据流向自底向上地分为4层，其为D12硬件接口层、D12功能接口层、USB协议层和USB应用层，每层进行模块化设计，实现模块化封装。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱巨莲，唐文秀，王胜勇，卢家斌，李传涛，李四川，李海东，
申请(专利权)人：中冶南方武汉自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：