引言
    某型信息化彈藥通過(guò)對(duì)目標(biāo)的基準(zhǔn)彈道與飛行中的攻擊彈道進(jìn)行比較后,，給出有限次不連續(xù)的修正量來(lái)修正攻擊彈道，以減少?gòu)椫c(diǎn)誤差,，提高彈丸對(duì)付高速機(jī)動(dòng)飛行目標(biāo)的命中精度,，或提高遠(yuǎn)程打擊精度。該信息化彈藥的基本結(jié)構(gòu)就是在常規(guī)炮彈上加裝彈道修正模塊,，彈道修正模塊主要由微控制器根據(jù)基準(zhǔn)彈道修正攻擊彈道參數(shù)來(lái)提高命中率,。
    在傳感器及信號(hào)調(diào)理電路的基礎(chǔ)上，選用高速單片機(jī),、快速的數(shù)據(jù)傳輸總線以及LabVIEW應(yīng)用程序,，可快速開發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的信息化彈藥彈道控制通信系統(tǒng)模型。本通信系統(tǒng)模型用USB總線,，在PC機(jī)與USB設(shè)備間實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的通信,，在軟件方面通常要完成以下設(shè)計(jì)：USB設(shè)備固件編程、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程和PC機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì),。下位機(jī)彈道修正模塊用Silicon Labs公司的全速USB Flash微控制器C8051F340,，上位機(jī)PC采用LabVIEW編寫應(yīng)用程序。與C8051F340進(jìn)行USB通信主要有3種方式：利用CIN調(diào)用開發(fā)USB設(shè)備的外部代碼,；調(diào)用DLL對(duì)USB設(shè)備進(jìn)行操作,；通過(guò)VISA訪問(wèn)USB設(shè)備。下面分別進(jìn)行介紹和比較,。

1 利用CIN調(diào)用開發(fā)USB設(shè)備外部代碼
    CIN(Code Interface Node,，代碼接口節(jié)點(diǎn))是LabVIEW中通過(guò)參數(shù)傳遞來(lái)調(diào)用C／C++代碼的節(jié)點(diǎn)，可以利用USB設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的C／  C++代碼,，將代碼集成并作為一個(gè)單獨(dú)的VI發(fā)布,，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理。這種實(shí)現(xiàn)方法相當(dāng)于在LabVIEW下利用CIN對(duì)USB設(shè)備編寫驅(qū)動(dòng)程序,。以C8051F340端口1IN批量傳輸為例,。規(guī)定使用端口1IN批量傳輸且最大包長(zhǎng)度為128字節(jié),，假設(shè)端點(diǎn)1IN的緩沖區(qū)地址為0x7E00～0x7E8F。主機(jī)通過(guò)不斷發(fā)送IN令牌請(qǐng)求USB執(zhí)行IN傳輸,，C8051F340會(huì)通過(guò)將端點(diǎn)字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器(N1CNT)加載,，以示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢，同時(shí)將一個(gè)IN數(shù)據(jù)包裝入端點(diǎn)的IN FIFO并將INPRDY位(EINCSR L．O)位置1,。利用CIN調(diào)用USB設(shè)備的外部代碼的一般步驟如下：
    ①創(chuàng)建CIN節(jié)點(diǎn),。CIN節(jié)點(diǎn)位于“函數(shù)選板”一“互連接口”一“庫(kù)與可執(zhí)行庫(kù)文件”子選板下。根據(jù)設(shè)備的參數(shù)需要增加外部代碼的輸入／輸出端口,。
    ②創(chuàng)建C源文件,。右擊CIN并選擇創(chuàng)建C8051F340UsbInl．c文件選項(xiàng)，對(duì)打開的程序修改如下：

    ③編譯C8051F340UsbInl．c文件,，生成可被LabVIEW執(zhí)行的C8051F340UsbInl．1sb,。以VC++為例編譯CIN節(jié)點(diǎn)源文件。在VC++下創(chuàng)建C8051F340UsbInl．mak文件,，內(nèi)容如下：

    在VC++下點(diǎn)擊new＼project＼make file,，輸入文件名C8051F340UsbInl后點(diǎn)擊為OK和Finish按鈕。將C8051F340UsbInl．c和C8051F340U-sbInl．mak一起復(fù)制到C8051F340UsbInl文件夾下,，重新打開C8051F340UsbInl工作臺(tái),，按F7可生成C8051F340UsbInl．1sb文件。
    ④右擊選用的CIN圖標(biāo),，選擇“加載代碼資源”并選擇C8051F340UsbInl．1sb文件,。至此，一個(gè)基于CIN的讀USB端口1的VI創(chuàng)建完畢,。
   上面是一個(gè)利用CIN創(chuàng)建開發(fā)USB驅(qū)動(dòng)的VI的步驟,，實(shí)際開發(fā)過(guò)程要麻煩很多，需要對(duì)設(shè)備及通信協(xié)議相當(dāng)熟悉,。因此,，利用CIN實(shí)現(xiàn)USB通信受到一些限制。

2 調(diào)用DLL實(shí)現(xiàn)USB通信
    開發(fā)USB設(shè)備時(shí),，不僅要面向USB控制器編程還要面向Windows編程(如果上位機(jī)用Windows操作系統(tǒng)),，對(duì)不熟悉USB協(xié)議的用戶而言是個(gè)難題。為了縮短用戶開發(fā)USB設(shè)備時(shí)間,，生產(chǎn)廠家往往會(huì)把對(duì)USB設(shè)備進(jìn)行操作的函數(shù)封裝成DLL(Dynamic Link Library,，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))提供給用戶。dll文件是一種可執(zhí)行文件,，允許程序共享執(zhí)行特殊任務(wù)必需的代碼和其他資源,，與語(yǔ)言無(wú)關(guān)，可以被任何支持DLL的語(yǔ)言編寫的應(yīng)用程序訪問(wèn)。
    Silicon Labs公司針對(duì)USB系列單片機(jī)為USB驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)提供了USBXpress開發(fā)套件,，其中的SiUSBXp．dll包含了23個(gè)函數(shù),。一個(gè)簡(jiǎn)單的USB通信程序，通常要用到SiUSBXp．dll中的SI_GetNumDevices,、SI_SetTimeouts,、SI_Open、SI_Read,、SI_Write和SI_Close等幾個(gè)函數(shù),。在LabVIEW中調(diào)用dll文件有兩種方法，下面將分別介紹,。
    首先是利用CLF(調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn))節(jié)點(diǎn)調(diào)用SiUSBXp．dll,，一般步驟如下：
    ①放置CLF節(jié)點(diǎn)并通過(guò)路徑加載dll文件。CLF節(jié)點(diǎn)位于“函數(shù)選板”一“互連接口”一“庫(kù)與可執(zhí)行庫(kù)文件”子選板下,。
    ②在加載的dll文件里選擇要用到的函數(shù)并進(jìn)行參數(shù)配置,。根據(jù)USBXpress開發(fā)手冊(cè)，對(duì)每一個(gè)被調(diào)用的函數(shù)配置合適的參數(shù),。
    ③配置參數(shù)完成之后，每一個(gè)函數(shù)就是一個(gè)VI,，可在LabVIEW程序中調(diào)用,。
    其次是通過(guò)導(dǎo)入共享庫(kù)的方法調(diào)用SiUSBXp．dll。
    導(dǎo)入共享庫(kù)的實(shí)質(zhì)是將dll文件中的函數(shù)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的VI,。函數(shù)的每個(gè)參數(shù)可在頭文件包含以及預(yù)處理定義條件下在生成的VI中顯示出來(lái),，與利用CLF相比較，省去了手動(dòng)配置參數(shù)的步驟,。使用方法如下：新建一個(gè)VI,，點(diǎn)擊“工具”一“導(dǎo)入共享庫(kù)”，選擇為用戶創(chuàng)建共享庫(kù),；點(diǎn)擊下一步,，在“選擇共享庫(kù)及頭文件”頁(yè)面加載．dll文件和．h文件的路徑；點(diǎn)擊下一步,，在預(yù)處理定義中添加預(yù)處理說(shuō)明(如果需要添加),；點(diǎn)擊下一步，等待解析頭文件并選擇待轉(zhuǎn)換函數(shù),；點(diǎn)擊下一步,，進(jìn)行項(xiàng)目庫(kù)設(shè)置配置，連續(xù)點(diǎn)擊下一步,，直至所有選中的函數(shù)生成VI存放用戶庫(kù)里(默認(rèn)狀態(tài)),。調(diào)用時(shí)，在“函數(shù)選板”一“用戶庫(kù)”一“SiUSBXp”，選擇在LabVIEW程序設(shè)計(jì)中用到的VI,。
    以上兩種調(diào)用DLL實(shí)現(xiàn)USB通信的方法具體操作不一樣,，但本質(zhì)都是利用USB廠家提供的dll文件訪問(wèn)USB設(shè)備。圖1為L(zhǎng)abVIEW調(diào)用DLL實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單USB通信的流程,。

    LabVIEW通過(guò)調(diào)用dll文件大大縮減了實(shí)現(xiàn)USB通信開發(fā)工作量,，但最關(guān)鍵也是最難的一步在于給函數(shù)配置參數(shù)。通常來(lái)講,，DLL主要用C／C++等文本語(yǔ)言開發(fā),，有些參數(shù)類型和LabVIEW不匹配，直接調(diào)用無(wú)法正常使用,。為了解決這個(gè)問(wèn)題,，需要用戶對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改或者對(duì)原有的dll文件進(jìn)行二次開發(fā)，加大了工作量,。
    值得一提的是,，USBXpress開發(fā)套件除了包含面向主機(jī)的dll文件，還包括面向USB器件的驅(qū)動(dòng)文件和USBX_F34X LIB及USB_API．h文件,，封裝了USB協(xié)議的細(xì)節(jié),，大大簡(jiǎn)化了USB固件編程。一個(gè)典型的利用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)USB通信的程序流程如圖2所示,。程序是在SiliconLabs集成開發(fā)環(huán)境下編譯調(diào)試的,。

    不管利用CIN，還是調(diào)用DLL,，都可以實(shí)現(xiàn)LabVIEW訪問(wèn)USB設(shè)備,，但并不能很好地體現(xiàn)LabVIEW的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)CIN和DLL,，不用LabVIEW也可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)編程,。實(shí)際上，LabVIEW還有獨(dú)特的訪問(wèn)USB設(shè)備的方法,，即通過(guò)VISA訪問(wèn)USB設(shè)備,。

3 通過(guò)VISA訪問(wèn)USB設(shè)備
    VISA(Virtual Instrument Software Architecture，虛擬儀器軟件架構(gòu))是一種用來(lái)與各種儀器總線進(jìn)行通信的高級(jí)應(yīng)用編程接口(API),，包括GPIB,、USB、串口,、PXI／PCI,、VXI、火線和以太網(wǎng),。它是計(jì)算機(jī)與儀器的軟件連接層,，本身不具備編寫儀器驅(qū)動(dòng)的能力,，通過(guò)調(diào)用特定儀器驅(qū)動(dòng)與儀器的通信。
    NI-VISA從3．0版開始支持USB通信,，它有兩種VISA類函數(shù)(Resource Class),，可以控制兩類USB設(shè)備：USB INSTR設(shè)備與USB RAW設(shè)備。U-SB INSTR設(shè)備是符合USBTMC協(xié)議的USB設(shè)備,，可以通過(guò)使用USB INSTR類函數(shù)控制,，通信時(shí)無(wú)需配置NI-VISA；而USB RAw設(shè)備是指除了明確符合USBTMC規(guī)格的儀器之外的任何USB設(shè)備,，通信時(shí)要配置NI-VISA,。C8051F340是USB RAW設(shè)備，故欲實(shí)現(xiàn)與LabVIEW進(jìn)行USB通信,，可通過(guò)NI公司提供的VISA Driver Wizard進(jìn)行配置,。步驟如下：
    ①按照“程序”一“National Instruments”一“VISA”一“Driver Wizard”選擇USB并點(diǎn)擊Next，進(jìn)入U(xiǎn)SB-DeviceInformation界面,。
    ②在USB Vendor ID欄和USB Product ID欄分別填寫USB設(shè)備的PID號(hào)和VID號(hào),。另外兩欄分別是Manufacturer Name和Mode Name欄，選填,。每一個(gè)USB設(shè)備都有唯一的PID號(hào)和VID號(hào),，它們是主機(jī)識(shí)別不同USB設(shè)備的根據(jù)。
    ③生成并安裝inf文件,，為USB設(shè)備創(chuàng)建PNF文檔,。持續(xù)點(diǎn)擊Next，并為文件命名,。高版本的VISA可發(fā)自動(dòng)創(chuàng)建PNF文檔。
    ④連接USB設(shè)備,。USB具有熱拔插功能,，所以Windows能夠探測(cè)到USB設(shè)備，并立即會(huì)打開“添加新硬件向?qū)?rdquo;,，很快完成USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的安裝,。
    至此，主機(jī)已將NI-VISA作為訪問(wèn)USB設(shè)備的底層驅(qū)動(dòng),，在LabVIEW程序中即可利用VISA選板的VI設(shè)計(jì)通信程序,。
    圖3是一個(gè)基于NI-VISA編寫的LabVIEW與C8051F340進(jìn)行USB通信的程序框圖。設(shè)備的PID和VID分別是0x10C4和0x0005,，單片機(jī)使用端點(diǎn)2IN,，采用中斷傳輸方式；LabVIEW程序中用VISA事件處理和獲取USB中斷等VI,。

    通過(guò)NI-VISA實(shí)現(xiàn)LabVIEW與單片機(jī)進(jìn)行USB通信,，大大減小了工作量,，同時(shí)很好地發(fā)揮了LabVIEW的特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)
    對(duì)實(shí)現(xiàn)LabVIEW與C8051F340單片機(jī)USB通信的3種方式進(jìn)行比較,，結(jié)論如下：
    ①通過(guò)CIN節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)USB可以充分利用設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的C語(yǔ)言編寫的驅(qū)動(dòng)程序及源程序,，發(fā)揮C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)；但要求用戶非常熟悉USB協(xié)議,，這種實(shí)現(xiàn)方法相當(dāng)于在LabVIEW下用CIN對(duì)USB設(shè)備編寫驅(qū)動(dòng)程序,，使用較為麻煩。
    ②通過(guò)調(diào)用DLL實(shí)現(xiàn)USB通信,，可以利用生產(chǎn)廠家提供的dll文件,，發(fā)揮dll文件的優(yōu)勢(shì)；但由于dll文件的數(shù)據(jù)格式通常和LabVIEW不完全匹配,，往往需要修改參數(shù)或者對(duì)dll文件進(jìn)行二次開發(fā),，需要具備開發(fā)dll文件的能力，也比較麻煩,。
    ③通過(guò)NI-VISA可以充分發(fā)揮LabVIEW的優(yōu)勢(shì),，無(wú)需熟悉傳統(tǒng)文本語(yǔ)言編程，極大方便上位機(jī)的編程,。
    ④就單片機(jī)在USB設(shè)備固件編程的工作量而言,，通過(guò)NI-VISA方式與通過(guò)CIN方式相當(dāng)，比通過(guò)USBXpress開發(fā)套件的工作量大,。
    結(jié)合實(shí)現(xiàn)LabVIEW與C8051F340USB通信總體軟件編程任務(wù),，從工程應(yīng)用角度進(jìn)行比較，如表1所列,。

    對(duì)于一般情況下基于LabVIEW的上下位機(jī)USB通信,，建議通過(guò)調(diào)用DLL或者使用VISA實(shí)現(xiàn)USB通信，具體采用哪種方式,，還要結(jié)合系統(tǒng)具體要求而定,。