通用测试仪器USBTMC协议的研究与实现

摘要

USB（Universal Serial BUS，通用串行总线）是外围设备与计算机进行连接的新型接口。它以自身独特的优点在全世界得到了非常广泛的应用。而随着计算机技术的发展，测试测量技术与计算机技术的结合成为一种趋势。顺应这种趋势，USB联盟制定了USBTMC（Universal Serial Bus Test and Measuremem Class Specification）协议标准，其目的是为了进一步扩展USB接口在测试仪器仪表当中的应用。通过USBTMC协议，用户可以像控制GPIB接口仪器一样控制USB接口仪器。
　　本课题的主要任务是研究与实现USBTMC协议标准，包括研究USBTMC协议标准内容、选择合适的实现方案、设计符合USBTMC协议的设备端驱动与主机端程序。主要研究内容如下：
　　1．研究协议基本内容。在USB通用协议方面，研究USB系统结构、USB设备架构、USB数据传输类型、USB数据结构、USB数据传输过程。在理解USB基本原理的基础上，从传输模型、数据格式、传输过程三个方面，着重讲述了USBTMC协议标准的基本内容；
　　2．选择并分析方案。在内核空间驱动与用户空间驱动之间，根据两种方案自身的优缺点，选择符合USBTMC协议标准的设备驱动程序的开发方案，并详细研究该方案的可行性。然后以缩短开发周期、提高可移植性为目的，确定符合USBTMC协议标准的主机端驱动的发开方案，分析该方案；
　　3．编程实现驱动程序。在充分考虑USB协议以及USBTMC协议的传输过程中都使用到了多种传输方式，以及用户空间驱动的自身特点的基础上，决定采用何种编程思想来设计符合USBTMC协议的设备端驱动程序及主机端驱动程序，并完成主机端与设备驱动的编程工作；
　　4．测试验证驱动程序功能。根据本课题的要求，确定测试方法，并测试驱动程序功能。最后给出在开发测试过程中，所遇到的几个难题的解决方法。
　　测试结果表明，本文实现的驱动程序符合USBTMC协议要求，能够顺利实现协议规定的各项功能，达到了项目的目标。

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第一章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文的主要内容及章节安排

第二章 USB原理及USBTMC协议的研究

2.1 USB原理

2.2 USBTMC协议

2.3本章小结

第三章 USBTMC协议实现方案分析

3.1设备端实现方案分析

3.2主机端实现方案分析

3.3本章小结

第四章 USBTMC协议驱动的实现

4.1 USBTMC协议设备端驱动的设计

4.2 USBTMC协议主机端驱动的设计

4.3本章小结

第五章 测试与验证

5.1测试前的准备工作

5.2数据传输验证

5.3命令请求验证

5.4本章小结

第六章 总 结

6.1开发过程中所遇到的问题及解决方法

6.2工作总结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果