随着数码相机、ＭＰ３播放器等数码产品的普及， 市场对可充电电池和智能快速充电器的需求慢慢地增 多。在智能快速充电器的研制过程中，为保证可充电 电池的常规使用的寿命．提高充电器的充电速度和充电效 率，需对充电过程中的电池状态（电池电压、温度）进 行实时高速采集，并把采集的海量数据传送到ＰＣ主 机，最后由ＰＣ对采集到的海量数据来进行分析。一般隋 况下，需对充电器中的四路可充电电池的电压和温度 数据来进行采集，然后通过ＵＳＢ接口向计算机发送采集 的八路数据，使计算机可以实时显示八路数据，同时 对数据加以分析处理并保存。为此，本文选择 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９和ＰＤＩＵＳＢＤｌ２设计了一种基于ＵＳＢ接 口的电池充电状态智能检测系统，系统的数据采样达 到１２位ＡＤ转换精度．在批量模式和同步模式下，可 实现１ＭＢ／Ｓ的数据传输速率把采样得到的海量数据 通过ＵＳＢ接口传送到ＰＣ机并由ＰＣ机进行数据的分 析与处理。

  ４．１固件设计 设备同件程序是设备正常运行的核心，其最大的作用是 完成设备的管理和数据的交互，设备的管理是指设备 与主机的驱动程序互相响应，完成设备的添加、配置 和删除等基本操作：数据的交互是指设备与主机之间 的数据包的传输。其基本功能是控制Ａ／Ｄ模块的数据 采集：接收并处理驱动程序的请求，如请求描述符、请 求或设置设备状态、请求设备设置、请求或设置设备 接口等ＵＳＢｌ．１标准请求，控制芯片ＰＤＩＵＳＢＤｌ２接收 应用程序的控制指令等。其程序主框图如图３所示。 单片机检测到ＰＤＩＵＳＢＤｌ２后进入主循环。此时ＰＣ机 先发令牌包给ＰＤｌＵＳＢＤｌ２，ＰＤＩＵＳＢＤｌ２接收到令牌包 后给单片机发中断．单片机根据中断类型设定标志位

  本设计采用的ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机有很高的 集成度。单片集成了ＰＷＭ、片内ＵＳＡＲＴ、看门狗定时 器、片内数控振荡器（ＤＣＯ）、大量的Ｉ］Ｏ端口；所具有 的６０ＫＢ Ｆ１ａｓｈ ＲＯＭ和２ＫＢ ＲＡＭ为实现ＵＳＢ模块提 供了硬件卜的支持：所具有的多通道１２位２００ｋｐｓ

  Ｖｅｃ ＤＡＴＡ３ ＤＡＴＡ４ Ｐ ＧＮＤ ＤＡＴＡ５ Ｄ ＤＡＴＡ６Ｉ ＤＡＴＡ７ Ｕ

  的８通道Ａ／Ｄ转换．内置采样与保持电路、参考 电压．而且参考电压有６种可编程组合以及４种模数 转换模式的特点，能轻松实现多通道的有序高精度数据 采集。

  ＰＤＩＵＳＢＤｌ２支持ＵＳＢｌ．１协议．集成了串行接口 引擎（ＳＩＥ）、３２０ｂ ＦＩＦＯ存储器、收发器（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）和 电压调整器．还有可编程的时钟输出和状态ＬＥＤ输出 （ＧｏｏｄＬｉｎｋＴＭ）．可控制的软件连接（ＳｏｆｔＣｏｎｎｅｃｔＴＭ）以 及内部上电复位和低电压复位电路。

  中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００５年第２１卷第１０—２期

  Ｄｅｓｉｇｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｅｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｂａｋｅｒｙ Ｃｈａｒｇｅ Ｓｔａｔｅ

  ４．２单片机的数据采集软件设计 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的ＡＤＣｌ２模数转换模块通过设置

  与ＡＤＣｌ２相关的寄存器来实现ＡＤ转换， ＭＳＰ４３０Ｆ１４９提供了四种转换模式，分别是单通道单 次转换模式、序列通道单次转换模式、单通道多次转 换模式和序列通道多次转换模式。在电池充电状态测 试系统中选择了序列通道多次转换模式，其代码如 下：

  检测系统的应用系统软件分为：单片机端的数据 采集和固件程序、主机端的ＵＳＢ驱动程序和用户应用 程序。ＵＳＢ设备端的单片机软件，主要完成ＵＳＢ协议 处理、数据交换和数据的采集；主机端的用户应用程 序通过ＵＳＢ驱动程序通讯．由系统完成ＵＳＢ协议的 处理、数据传输和数据的分析处理。

  ｛ＤｅｖｉｃｅＩｏＣｏｎｔｒｏｌ（ｈｆｉｌｅ２，ＩＯＣＴＬ—Ｄ１２一ＲＥ—

  ＳＥＴ＿ＰＩＰＥ，０，０，０，０，＆ＴｘｄＢｙｔｅｓ，ＮＵＩ—Ｉ Ｊ）；

  ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ ｎｅｅｄｅｄ＝Ｏ；ｃｈａｒ ｌ＇ｌＤ３．｜ｎｅ ｆ３００］ ＋ｈｆｉｌｅＩ＝ＮＵＬＬ；

  一 中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００５年第２１卷第１０—２期

  取得访问设备驱动程序的句柄；其次调用Ｗｉｎ３２函数 ＤｅｖｉｃｅｌｏＣｏｎｔｒｏｌ０来提交Ｉ／Ｏ控制码，并且为ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ

  苏州市社会持续健康发展项目（ＳＳＺ０２４１） 中国自控网：ｈ如：／＆ｒｘｗ ａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｒｎ．ｃｎ ７２万方３６数０元据／年邮局订阅号：８２—９４６

  ＭＳＰ４３０Ｆ１４９、Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＵＳＢ接口芯片ＰＤＩＵＳ— ＢＤｌ２和Ｐｃ主机组成．系统框图如图１所示。其中 ＭＳＰ４３０Ｆ１３９构成的数据采集模块主要完成数据采 集、Ａ／Ｄ转换、对数据来进行滤波处理、数据通讯、Ｆｌａｓｈ 存储等；ＰＤＩＵＳＢＤｌ２用来实现ＰＣ机与ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ 单片机进行通讯的高速接口，并把数据采集模块采集

  ＃ｄｅｆｉｎｅＡＤＣＭＥＭ（（ｉｎｔ ４）Ｏｘ０１４０） ｖｏｉｄ Ｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ）； ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ Ｒｅｓｎｈ［２］；

  ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（ｖｏｉｄ） ｆ Ｉｎｉｔ０； ＡＤＣｌ２ＣＴＬＯＩ＝０ｘ０１；ＬＰＭ０；一ＮＯＰ０；１ ｖｏｉｄ Ｉｎｉｔ（ｖｏｉｄ） ｛ＷＤＴＣＴＬ＝ＷＤＴＰＷ＋ＷＤＴＨＯＬＤ；

  ｛ｂｏｏｌ ｂＲｅｓｕｌｔ－ｇａｌｓｅ；ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ ＴｘｄＢｙｔｅｓ；Ｕｎ一

  ０函数返回的设备句柄设置Ｉ／０缓冲医；然后根据句柄 ｓｉｇｎｅｄ ｌｏｎｇ ｌｅｎｇｔｈ＝ｒａｍ＿ｌｅｎｇｔｈ；

  ｂＲｅｓｕｈ＝ＲｅａｄＦｉｌｅ（ｈｉｌｌｅ２，ｒｖａ］ｕｅ，ｌｅｎｇｔｈ，＆ＴｘｄＢｙｔｅｓ，

  Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ＂ｃｈａｒｇｅ ｓｔａｔｅ ｆｂａｔｔｅｒｙ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｂａｔｔｅｒｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ＣＯＩｌ— ｔｒｏｌｌｅｄ ｗｉｔｈ ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ ａｎｄ ＰＤＩＵＳＢＤｌ２ ｗａｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｖｓｉｓ ｉｎａｄｅ Ｏｌｌ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒｇｅ ｓｔａｔｅ．Ｉｔ ｈａｓ ｍａｎｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ， ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｔｆｆｌｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ；ｔｅｓｔ；ＰＤＩＵＳＢＤｌ２；ＭＳＰ一 ４３０Ｆ１４９

  备使用完毕后使用ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅｏｉ菊数关闭设备。ＵＳＢ ＮＵＬＬｌ：

  ｖｏｉｄ ｇｅｔｈａｎｄｌｅ（ＬＰＧＵＩＤ ｐＧｕｉｄ，ｃｈａｒ ｐｉｐｅｎａｍｅ） ＋设备传输点句柄读取函数＋／

  ＭＳＰ４３０Ｆ１３９数据采集和ＰＤＩＵＳＢＤｌ２模块的电 路图如图２所示。图中Ａ０一Ａ７为ＭＳＰ４３０Ｆ１３９的８路 模拟信号输入通道，通过对ＭＳＰ４３０Ｆ１３９的ＡＤＣｌ２模 块的设置，以ＡＶｃｃ和ＡＶｓｓ为参考电压进行电池状态 数据的采集；ＭＳＰ４３０Ｆ１３９的Ｐ５．０一Ｐ５．７作为双向并行 数据传送接口与ＰＤＩＵＳＢＤｌ２的并行数据端口ＤＡ～ ＴＡ０一ＤＡＴＡ７相连．ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ３．０一Ｐ３．４分别与 ＰＤＩＵＳＢＤｌ２的ＡＬＥ、Ｃ￡Ｎ、Ｒ１）－Ｎ、ＷＲ＿Ｎ、ＲＥＳＥＴ＿Ｎ 连接．实现ＭＳＰ４３０Ｆ１４９和ＰＤｌＵＳＢＤｌ２的地址锁存、 片选、读写、复位的使能控制，挂起端ＳＵＳＰＥＮＴ与 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ２．２相连，利用ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ２口 的外部中断功能，使ＰＤＩＵＳＢＤｌ２的中断【＿：Ｔ ＩＮＴ Ｎ与 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９的Ｐ２．１相连．以便当ＰＤＩＵＳＢＤｌ２接收到 数据时能触发ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机的外部中断，进入

  ＡＤＣｌ２ＩＥ＝０Ｘ０２；一ＥＩＮＴ０；） ｉｎｔｅｒｕｐｔ［ＡＤＣ＿ＶＥＣＴＯＲ】ｖｏｉｄ ＡＤＣｌ２（ｖｏｉｄ） ｛ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｉ；ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜２；ｉ＋＋）｛Ｒｅｓｕｌｔ［ｉ］＝ＡＩ）一 ＣＭＥＭ［ｉ］；Ｉ｝ ４．３ ＰＣ主机的软件设计 ＰＣ主机的程序包括驱动程序和应用程序。驱动程 序的主要任务是完成ＵＳＢ设备与主机应用程序的通 讯．主机应用程序的命令通过操作系统的ＩＯＣＴＬ宏命 令告诉驱动程序，驱动程序将此命令传送到ＵＳＢ主控 制器，再通过ＵＳＢ接口与外设联络；外设采集的数据 也通过ＵＳＢ控制器传送到驱动程序，再由驱动程序提 供的通道传输给应用程序。因此，驱动程序就像数据 传输的主动脉，在总系统中起着很重要的作用。 Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统提供ｒ多种ＵＳＢ设备的驱动。但还 没有针对数据采集系统的驱动程序．所以必须针对特 定的设备来编写其驱动程序。驱动程序是ＵＳＢ开发中 最困难的一件事情，一般会用ＷｉｎｄｏｗｓＤＤＫ来编写， 也可利用第三方软件厂商提供的开发工具来实现。在 本设计巾利用ＤｒｉｖｅｒＳｔｕｄｉｏ套件中的ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ工 具模块进行ＵＳＢ驱动程序的开发，ＤｒｉｖｅｒＷｏｒｋｓ中包 含一个非常完善的源代码生成工具（ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ）以 及相应的类库，它提供ｒ在ｃ＋＋下进行设备驱动程序 开发的支持。通过ＤｒｉｖｅｒＷｉｚａｒｄ生成的代码只需要少 量的修改便能够正常的使用．它使得驱动程序开发将精力集 中在驱动功能的实现上。受篇幅所限，驱动程序的开 发可参考参考文献。 应用程序是运行在用户态下的，采用ｃ十＋Ｂｕｉｌｄｅｒ ６．０编写，分为ＵＳＢ通讯程序和数据分析程序两部分。 ＵＳＢ通讯程序的基本功能是通过ＵＳＢ总线发送命令 和接收数据。对ＵＳＢ的操作是通过Ｉ／Ｏ控制调用设备 驱动程序来实现。首先调用Ｗｉｎ３２函数ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ０来