基于USB接口的心电信号数据采集系统(2)

２．４ ＵＳＢ专用芯片的选择

目前各个厂商推出的ＵＳＢ芯片类型众多，功能各异。本系统选用Ｃｙｐｒｅｓｓ半导体公司推出的ＥＺ－ＵＳＢ ＦＸ全速系列中的ＣＹ７Ｃ６４６１３－１２８ＮＣ芯片。ＥＺ－ＵＳＢ ＦＸ系列芯片是带智能ＵＳＢ接口的单片机，它以８０５１为核心。对于复杂与繁琐的ＵＳＢ通信，该器件可提供ＥＺ－ＵＳＢ固件函数库与固件架构，从而可大幅度地降低编写固件程序代码的困难程度。ＣＹ７Ｃ６４６１３支持ＵＳＢ协议１．１，同时可支持１２Ｍｂｐｓ的全速传输。此外，它还带有增强版的８０５１核心和４ｋＢ或８ｋＢ的ＲＡＭ，端点数量为３２个，可采用智能型的ＵＳＢ核心程序。

３　软件设计

本系统的软件设计包括三部分：固件设计、驱动程序设计、应用程序设计。

本设计中将心电信号数据采集系统规划为人工接口设备ＨＩＤ群组。该ＨＩＤ群组原是针对键盘、鼠标等输入设备而设置与规划的。但是，对于需要以双向、适当的频率来进行数据交换的其它设备而言，也是一个非常好的设计范例与基础架构。因此，可以将这些设备规划为ＨＩＤ群组，只要它们符合ＨＩＤ规范中所定义的各种特性与条件，就可以执行ＨＩＤ设备的功能。在ｗｉｎｄｏｗｓ９８与ｗｉｎｄｏｗｓ２０００等操作系统中都已包含了ＨＩＤ群组的驱动程序，因此，用户开发新设备时，无须重新编写驱动程序。

３．１ 固件(Ｆｉｒｍｗａｒｅ) 设计

由于ＥＺ－ＵＳＢ ＦＸ系列已提供了固件架构（ｆｒａｍｅ ｗｏｒｋｓ）。因此，可以利用这一架构来简化固件的开发。用户仅需提供其ＵＳＢ描述符以及实现外围功能的程序代码熢冢校牛遥桑校龋Ｃ文件中牐即可完成完全兼容的ＵＳＢ设备设置。此外，Ｃｙｐｒｅｓｓ公司还提供了副函数钩子（ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｈｏｏｋｓ），利用该功能可以帮助用户进行固件的设计。

在程序开始执行后，固件架构会执行以下步骤：第一步，设置内部状态变量的起始值；第二步，调用用户的初始设置函数ＴＤ－Ｉｎｉｔ；第三步，在１ｓ间隔后重新设备列举（ＲｅＮｕｍｅｒａｔｅ），直到收到ＳＥＴＵＰ封包为止；第四步，一旦ＳＥＴＵＰ封包被检测到，固件架构立即启动与其