能映射到驱动程序和配置。连接电缆提供了单的模型，对于解决产品接口紧缺问题提供了完美的解决方案。总线供电电压，最大电流，对小功耗终端设备可以直接解决其供电问题。易于扩展，支持高达个物理设备。使用灵活，共有种传输模式，在主机和设备之间可以传输多种数据和消息流，可适用不同设备的需求。总线协议是种轮询的总线，设备通过枚举过程，由主机控制器识别设备类型，并初始化所有的数据传输。大多数总线处理都包含最多个包的传输，包的类型由类型决定。每次处理都从主机控制器在计划的基础上发送个描述处理类型和方向设备地址以及端点号的包的开始。被寻址的设备通过正确译码地址场可以知道发给自己的包。在特定的处理中，数据可以从主机传输到设备或者从设备传输到主机。数据的传输方向在令牌包中指定。收信方用个握手包响应，指出传输是否成功。的总线结构的总线结构是采用阶梯式星形的拓扑结构。的设备有两种设备类型集线器与功能设备。主机端位于最顶端。从的联机往下连接至，再由按阶梯式，以层或阶的方式往下扩展出去，连接下层的设备或另个集线器上。注意，由于集线器和电缆的传播时间有定时限制，允许的最大层数是。在这层中，主机和任何设备之间的通信通路最多可支持个非根集线器。个复合设备如果占用了两层，那它不能分配到第七层。接口的电气特性每个连接头内拥有个针脚，其中两个用来传递差分数据，另两个则是供给设备电源。全速和高速的差分数据信号线必须采用双绞线的形式，而且还必须加上屏蔽的处理，屏蔽的作用是防止高速传输时所产生的电磁干扰，但对于低速的差分数据信号线就无须使用绞线或加上屏蔽处理。规格中明确规定了全速设备缆线的最长范围为，慢速设备为，但在实际中必须考虑到传输延迟的问题，随着传输延迟的增加，缆线的最大长度也随之递减。数据传输方式支持将主机与设备之间的功能数据和控制的交换作为组单向或双向的管道。数据传输在主机软件与设备的个特定端点之间进行。体系结构定义了四种传输类型控制传输批量传输中断传输和同步传输。控制传输控制传输属于突发式非周期性的，由主机软件发起的请求或响应的通信，通常用于命令事务和状态事务。控制传输用于支持在客户软件和设备功能之间的关于配置命令状态类型的通信流。每种外设都支持控制传输类型，并且要求将默认的控制管道作为消息管道，这样主机与外设之间就可以传送配置和命令状态信息。控制传输方式中，数据传输是无损的。批量传输批量传输是非周期性的大量的突发性传送。典型地用于传送由打印机或扫描仪的大量数据，而且当没有可用带宽时，可以延时传输。批量传输可以在不确定的时间内，传送大量数据而阻塞总线，这是因为它会让其它传输类型首先执行，等到有可以利用的带宽时再进行传输。对于个有大量数据和空闲带宽的设备，批量传输的速度相当快。中断传输中断传输是低频率固定延迟的通信。中断传输适用于那些请求传输的频率不高，但是必须在指定时间内完成传输的数据。现在应用较多的有键盘鼠标游戏杆等。中断传输需要快速地向主机报告当前的状态，这是由设备的属性和使用的场合所决定的。低速设备只支持控制传输和中断传输，因此，在低速设备中，有可能将中断传输用于般的数据传输。同步传输同步传输是在主机与设备之间周期性的连续的通信，般用于传输与时间相关的信息，例如声音音频和视频信号。同步传输适用于以固定速率或在固定时间内的传输。对于由于而导致的传输失败，主机不会进行重新传输，否则会发生数据传输的时间延迟。该类型没有差错校验，故不能保证数据传输正确性。同步数据的典型例子是声音，如果这些数据流的传输速率不能保持，那么会使数据流产生丢失数据的情况甚至在数据通过硬件以适当的速率传输时，软件引入的传输延时同样会降低如电话会议等应用要求的实时转向。三硬件电路设计接口的多路温湿度采集系统构成现在通用的数据采集系统般采用卡或串行口与计算机连接，卡安装比较麻烦，需要打开主机箱，价格也较昂贵，串行口速度较慢，而且数量有限。普通的口受计算机插槽数量地址中断资源的限制，可扩展性差，发展受到限制。总线标准自年提出后，目前已经非常成熟，也得到了业大部分软硬件厂商的广泛支持，尤其是微软公司在其之后的操作系统中加强了对的系统支持后，总线迅速发展起来。是通过两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小体积极低功耗等优点使其成为各类应用中的首选。性能如表所示。表性能说明参数条件单位湿度分辨率重复性互换性可完全互换非线性度原始数据线性化量程范围响应时间缓慢流动空气迟滞长期稳定性典型值温度分辨率重复性量程范围响应时间四固件程序的固件结构固件程序分为两大模块，部分为主循环，部分为中断服务程序。其中中断子程序完成设备的枚举过程，以及响应各种命令和命令。图是固件程序的基本结构。图控制固件的编程结构其中主循环在运行过程中不断检测各个状态位的变化，再根据各个状态位的变化做出相应的操作，其中单片机温湿度数据的接收是在主循环中完成的。后台中断服务程序负责响应的中断，置位各标志位并应答主机命令。中断服务程序主要完成与协议相关的接口程序。硬件层固件程序硬件层固件程序是为完成硬件与软件的接口，这样做使程序具有很强的可移植性。它是根据硬件之间的连接方法来写的，更换微处理器时，只需更改硬件层固件程序即可，增强了程序的可移植性。硬件接口程序负责单片机与接口芯片之间完成数据传输。其中硬件接口程序分读数据，写数据和写命令。更换微控制器或更改硬件连接电路，内部中断管理程序分为中断初始化程序，中断响应程序，不同的中断方式可能不同，在更换微控制器的时候这些地方的修改就显得尤为重要。设备的中断服务程序设备与主机的通讯始于设备插入主机，当设备插入主机以后，由单片机将设备的地址设置为默认的起始地址，设置为连接状态，即从硬件上将接口数据线上连接个的电阻到上。主机检测到上面有电平变化以后，即认为，主循环保持的读指针前台主循环程序后台中断服务程序循环数据缓冲区，保持的写指针此时接口上连有设备。主机向总线先发送数据包，接口芯片对包标识进行判断，判断之后就置位相应标志位，使中断引脚有效，单片机产生中断后进入中断服务子程序。如图中，在中断服务子程序里面单片机读取中断寄存器的值，清除中断标志位，然后逐位的检测，然后置位单片机内部相应的标志位。设备的中断响应程序流程图如图。中断服务程序中断入口读取中断寄存器总线复位挂起改变控制输入控制输出端点输入端点输出设置挂起改变标志控制端点发送数据处理控制端点接受数据处理端点发送数据标志端点接受数据标志中断服务程序结束设置总线复位标志图设备的中断响应的中断有以下几种端点的中断。端点的中断端点的中断端点的中断端点的中断端点的中断设备复位中断设备唤醒中断传输中断在单片机固件中，不同的使用情况可以使用相应的标志位，当其标志位置位时就在主循环里面中就执行相应的服务程序。设备主循环程序在主循环里面处理主机发来的数据，当主循环检测到有标志位置位时，就转入到相应的子函数处理数据，处理完数据以后清除相应标志位。主循环程序流程图如图所示。初始化寄存器，控制器总线复位标志挂起改变标志端点接收数据标志总线复位挂起改变接收数据处理主循环端点发送数据标志发送数据处理图主循环程序流程图设备的控制传输设备的的枚举是通过端点的控制传输完成的。控制传输总是在阶段开始，之后为可选的的阶段，然后在状态阶段结束。其数据传处理过程如图所示。当设备首次插入计算机以后，操作系统首先要对设备进行枚举次，以确认该设备是否正常。在确认了设备正常以后，按照设备枚举过程中所提供的信息查找驱动。设备的枚举过程可分为以下几部分总线复位主机读取设备描述符设置地址主机重新读取设备描述符主机读取设备配置描述符主机操作系统按照以上步骤完成第次枚举，主机按照从设备获取的信息对设备进行识别，并按照获得的描述符信息查找驱动。温湿度采集程序单片机负责温湿度采集，在单片机发送数据传输请求时，单片机将采集到的数据通过串口发送出去。温湿度传感器的数字接口符合协议，通过编程，利用单片机的输入输出引脚模拟协议，实现对传感器的数据读取。在读取传感器过程，也是信息进行交互的过程。在这过程，特别注意的是，当等待种状态时，要设置最大的等待时间，超出这个时间，认为过程出错，程序继续向下执行，否则将进入无休止等待状态。在采集温湿度数据的同时，数码管显示当前采集的通道数，并监测是否数据读取，当读取达到三次时，将在下次跳过该路温湿度数据的采集。其流程图如图所示。图控制传输阶段的程序状态图空闲发送接收控制读控制写状态状态输入输出开始初始化数据，标志位，口该路标志位读取该路传感器数据累加读取次数次数置位该路标志位第路是否第路发送数据标志位发送数据指向下路图温湿度采集程序流程图五结束语在进行本课题的设计过程中，查阅了大量文献资料，反复调试程序，最终在硬件上实现了对路温湿度数据的采集，并将数据通过串行口从远端传输到设备端，通过设备端传向主机。该系统工作稳定，方便易用，能够完成主机与监测点较近的些场所的温度和湿度监测。本系统测量采用数字温湿度传感器，温度测量范围为，精度为，湿度测量范围为，精度为。该系统应用了接口，更是降低成本，方便易用。本系统将温度和湿度数据从远端传向设备端是利用了串行通信协议，理论传输距离只能达到米，使本系统的应用受到定限制，如果采用串行通信协议，可以将传输距离扩大到米，系统应用范围将更广，现有的无线数据传输技术发展也较快，利用无线传输模块进行数据传输，可以解决些不方便布线的场所中温湿度的监测。谢辞在完成毕业论文的过程中得到了很多老师和同学的支持和帮助，在他们的指导和帮助下解决了很多问题和困难，得以顺利完成学业。感谢梅建宏老师对我多方面的帮助和关怀，给我提供了良好的学习环境，并