[发明专利]一种利用USBHost接口实现程控仪器通信的总线桥

权利要求书

1.一种利用USB Host接口实现程控仪器通信的总线桥，其特征在于，包括：通过USBHost接口连接控制主机与仪器主机的USB总线桥；

USB总线桥包括主USB芯片和从USB芯片，通过将两块USB芯片“背靠背”连接构成，其中，主USB芯片支持USBTMC协议；

主USB芯片和从USB芯片均包括USB收发器、CPU、端点FIFO以及FIFO接口，以及运行在两块USB芯片上的固件程序；

其中，CPU运行着USB芯片的固件程序，完成USB芯片的初始化和配置符合协议的各类描述符，以及对USB收发器、端点FIFO和FIFO接口的控制；

USB收发器用来实现USB芯片分别与仪器主机和控制主机之间的通信，其主要传输方式包括控制传输、Bulk传输和中断传输；控制传输实现USB芯片在两个主机上的识别与连接，Bulk传输实现USB芯片与主机之间的数据传输，中断传输实现从USB芯片与仪器主机的Header数据传输；

端点FIFO用于存放USB芯片与主机之间的传输数据，并根据不同的传输方式存放不同位置；

FIFO接口受CPU控制，用于实现将端点FIFO数据通过本地引脚与另一块USB芯片的连接；

主USB芯片的USB收发器通过BulkOut传输接收到来自控制主机发送的数据后，将其存放在端点FIFO里，CPU读取这些数据的前12字节，即USBTMC协议规定的Header数据，判断本次传输方式，若本次传输为Out型传输，则设置FIFO接口写操作，将这些数据写到从USB芯片，从USB芯片的USB收发器先将Header数据由中断传输发送给仪器主机，再由BulkOut传输将数据发送给仪器主机；若为In型传输，则同样先设置FIFO接口写操作，将提取的12字节Header数据经从USB芯片发送给仪器主机，然后设置FIFO接口读操作，读取从USB芯片的数据，从USB芯片的USB收发器通过BulkIn传输接收仪器主机的数据，并将其由主USB芯片的FIFO接口读操作读走，当主USB芯片读到数据并保存在端点FIFO里后，将端点FIFO里的数据通过BulkIn传输发送给控制主机；仪器主机通过安装的驱动程序通过中断传输轮询从USB芯片的中断端点缓冲区，获取Header数据，对Header进行解析后跳转执行相对应的操作，即开启BulkOut传输写数据，或开启BulkIn传输读数据，或者是不操作等待下一次中断传输。

2.根据权利要求1所述的一种利用USB Host接口实现程控仪器通信的总线桥，其特征在于，所述的Out型传输的方式为：直接BulkOut传输方式传输Header+数据；所述的In型传输的方式为：先通过BulkOut发送一个Header，再开启BulkIn传输，其传输数据为Header+数据；其中，Header为12字节的长度，第一字节为MsgID，用来表明本次传输的类型，是Out型还是In型；接下来是1字节的bTag和1字节的bTagInverse，用来区别多次传输；再1字节保留为0；接着的4字节时TransferSize，表示本次传输的长度；再1字节时bmTransferAttributes，用来表明传输的额外规定；最后3字节保留为0。

3.根据权利要求1所述的一种利用USB Host接口实现程控仪器通信的总线桥，其特征在于，所述的FIFO接口通过本地引脚连接用于实现主、从USB芯片间的数据传输；其中，本地引脚包括用于数据传输的16根数据总线、实现传输握手的PinTxnOver和PinSReady引脚，以及基于USBTMC协议类请求命令的PinAbortBulkOut、PinAbortBulkIn、PinClearHalt和PinInit引脚；

当主USB芯片需要与从USB芯片进行数据传输时，先对PinSReady引脚进行判定，当其为高电平时，则从USB芯片可以进行数据传输，然后主USB芯片置PinTxnOver引脚为高电平，并置数据总线有效，当从USB芯片接收到PinTxnOver引脚为高电平时，置PinSReady引脚为低电平，并置数据总线有效，开始进行数据传输，数据传输结束后，主USB芯片置PinTxnOver引脚为低电平，则传输结束，当从USB芯片收到PinTxnOver引脚为低电平时，置PinSReady引脚为高电平，为下一次数据传输准备；

所述的PinAbortBulkOut、PinAbortBulkIn、PinClearHalt和PinInit引脚受主USB芯片CPU控制，用于类请求命令的处理；当需要进行类请求命令处理时，将相应的引脚电平取反，从USB芯片的CPU轮询这些引脚电平，当检测到引脚电平改变时，执行相应类请求命令。