臺灣博碩士論文加值系統

摘要

在本實驗室網路遠程控制技術的大架構下，均採用個人電腦分別位於遠端與本機端的模式進行，在本機端的電腦與實驗室所擁有的機械手臂連結之前都是透過PCI介面的數位Relay I/O控制卡來完成，這樣的介面卡經由多年來使用後的經驗上存在著需要更新的問題；目的是在能做相同的網路遠程控制架構模式應用的情況下，能夠使用更便利的方式來達到硬體的安裝與使用，因此便選擇了已發展了近10年的USB（Universal Serial Bus ）進行介面上的替換使用。
選擇USB介面的原因或許可從桌上型電腦普遍配有以及相關應用成熟且可靠的情況下解釋，在研究的過程我們採用由CYPRESS公司生產製造的EZ-USB系列晶片AN2131QC進行發展板的製造。在完成發展板後便進行發展板與本機端電腦主機的連結應用，使用到USB介面的巨量傳輸（BULK）模式並運用兩個端點（ENDPOINT）對應通訊管道（PIPE）進行資料I/O，當中須對USB介面的相關規格與特性進行了解，進而搭起在本機端電腦所需要的三個部分 1.軟體程式（第五章） 2.韌體程式（第四章） 3. 驅動程式（第六章）並完成網路遠程控制架構下在本機端的介面替換過程，能夠直接以本機端電腦直接透過USB介面執行類比於PCI介面的Relay I/O卡的控制功能。
透過完成本機端的USB介面運用並完成I/O模擬過程與系統的建立，學習如何使用USB介面的相關原理與特性，並從中體會到USB的便利性與多項優點；對於整個網路遠程控制應用架構下也更具有彈性，在今後的整合與延伸應用存在更多可能性。

Summary

Under the big structure of our laboratory that uses the Internet Remote Control technique, and applying the method of PC which lies local side and far side to proceed. The local side PC connected with the robot arm of laboratory by the PCI interface Relay I/O card in the past, and the question that such a interface card needs upgrading via the experience after using for many years. The purpose is under the condition that can do the same applications of the Internet Remote Control through easier way for hardware installing and using, therefore we choose 10-years old USB for interface replacement.
We choose USB interface cause to the PC that all equip with the USB of great reliability and mature works, adopting the EZ-USB series chip AN2131QC manufactured by CYPRESS Company and develop the circuit board. After finishing the circuit board, we connect the circuit board and PC by the BULK transfer through pipes to the 2 endpoints for data I/O application. It’s essential to realize the specification and characteristic in the developed process, and at the same time local side PC connects required three components: 1. application（chapter 5）、2. firmware（chapter 4）and 3. driver（chapter 6）therefore finishing the interface replace process of the local side PC under the Internet Remote Control structure, and we are able to do the almost same control function of the PCI relay I/O card by USB.
We learn how to use the principium and characteristic of USB by finishing applying the USB on the local side PC with I/O simulation and system building, and appreciate the convenience and advantage that USB bring to us. The USB not only shows the flexibility for the whole the application under Internet Remote Control structure but also increase the possibility of integration and extensive application in the future.

目錄
中文摘要--------------------------------------------------------------------i
英文摘要--------------------------------------------------------------------ii
致謝--------------------------------------------------------------------------iv
目錄--------------------------------------------------------------------------v
圖目錄-----------------------------------------------------------------------ix
表目錄-----------------------------------------------------------------------xi



第一章 緒論
1.1 研究背景---------------------------------------------------------------1
1.2 動機與目的------------------------------------------------------------2

第二章 網路遠程控制介紹
2.1 PC介面概述與USB介面優點-----------------------------------7
2.2 USB介紹----------------------------------------------------------------7
2.2.1 介紹歷史----------------------------------------------------------8
2.2.2 介紹技術規格----------------------------------------------------10
2.3 USB發展板------------------------------------------------------------15
2.3.1 USB發展板比較-------------------------------------------------15
2.3.2 An2131QC USB發展板----------------------------------------16
第三章 使用設備與過程
3.1 使用的電腦架構------------------------------------------------------27
3.2 USB應用過程與方法------------------------------------------------28
3.3 An2131 memory map-------------------------------------------- -----35
3.4實驗接線與過程-------------------------------------------------------36
3.5開發工具版本----------------------------------------------------------38
第四章 結果 Target
4.1介紹-------------------------------------------------------------- --------47
4.1.1 USB, Device-interfaces-endpoints/transfer types-------------48
4.1.2 COM and USB的相似性----------------------------------------50
4.2端點與傳輸的模式------------------------------------------------ ----51
4.2.1 chh an2131 memory map-----------------------------------------51
4.2.2端點0與FW.C----------------------------------------------------55
4.2.3端點2 chh target與ep_pair比較--------------- ---------------66
4.2.4端點2換成端點3------------------------------- -----------------70
4.3兩個interface的測試--------------------------------------------------71
4.4 Devices and new devices-----------------------------------------------73
4.4.1 Devices--------------------------------------------------------------73
4.4.2 New devices and host---------------------------------------------76
4.5使用簡易8051程式進行測試---------------------------------------78
第五章 Host pc 與應用程式
5.1介紹---------------------------------------------------------------------91
5.2 MFC架構下EzMr.exe與Win32架構下chhep2.exe head file比較
--------------------------------------------------------------------------------93
5.3 Win32架構下bulktest.exe與chhep2.exe表頭檔與程序比較--------------------------------------------------------------------------------94
5.3.1 IDC_SENDBULK程式碼解釋--------------------------------96
5.3.2 IDC_READBULK程式碼解釋--------------------------------99
5.3.3 IDC_TESTLOOP程式碼解釋---------------------------------100
5.4 CreateFile Win32 API功能說明與使用---------------------------105
5.5 DeviceIoControl Win32 API功能說明與使用-------------------107
5.6 Control panel（EzMr.exe）與chhep2.exe操作上的比較-------------------------------------------------------------------------------110
第六章 Host pc與驅動程式
6.1 介紹--------------------------------------------------------------------123
6.2 GUID-------------------------------------------------------------------125
6.3 ezloader, ezmon.sys, ezusb.sys-------------------------------------125
6.3.1 ezloader-----------------------------------------------------------126
6.3.2 ezmon.sys and ep0 and SIE------------------------------------126
6.3.3 ezusb.sys and ep2------------------------------------------- ----127
6.4 REGISTRY, UNREGISTRY, AND INF FILE--------------------127
6.5 NEW DEVICE, wdgtldr.inf and wdgtldr.sys---------------------127
6.6 Summary--------------------------------------------------------------129
第七章 結果與應用
7.1 介紹-------------------------------------------------------------------135
7.2 Protel99SE的使用與製作-----------------------------------------135
7.3 Wireless--------------------------------------------------------------- 141
7.4 Robot------------------------------------------------------------------ 147
第八章 問題與討論
第九章 結論與未來工作
參考文獻------------------------------------------------------------------ 159
附錄表----------------------------------------------------------------------163

圖目錄

圖 1-1 網路遠程控制與USB介面使用架構圖--------------------5
圖 2-1 網路遠程控制系統方塊圖-----------------------------------18
圖 2-2 USB的匯流排結構示意圖------------------------------------19
圖 2-3 USB通訊的管線與端點示意圖------------------------------20
圖 2-4 USB通訊的封包種類示意圖---------------------------------21
圖 2-5 USB差動訊號與編碼示意圖--------------------------------22
圖 2-6 現有的USB發展板-------------------------------------------23
圖 3-1使用過程軟、硬、體關係圖---------------------------------40
圖 3-2 EZ-USB AN2131QC晶片系統架構圖----------------------41
圖 3-3 USB協定裝置描述元安裝架構圖---------------------------42
圖 3-4 Keil C IDE trial version----------------------------------- -----43
圖 3-5 Keil C IDE full version-----------------------------------------44
圖 4-1 Regedit.exe下搜尋安裝開發板GUID ---------------------79
圖 4-2 fw.c flow chart --------------------------------------------------80
圖 4-3 control panel下韌體載入完成開啟-------------------------81
圖 4-4 測試2個介面韌體列舉完成--------------------------------82
圖 4-5 初次安裝發展板列舉完成-----------------------------------83
圖 4-6 USB裝置於無識別碼狀態下登錄--------------------------84
圖 4-7 同時將兩個USB發展板安裝列舉完成------------------85
圖 4-8 開啟control panel下的發展板辨識操作-----------------86
圖 4-9 Regedit.exe下的裝置登錄類別分類-----------------------87
圖 5-1 chhep2.exe開啟使用狀況------------------------------------115
圖 5-2 control panel使用時出現的錯誤狀況----------------------116
圖 5-3 IDC_SENDBULK流程圖------------------------------------117
圖 5-4 IDC_READBULK流程圖---------------------------- -------118
圖 5-5 IDC_LOOPTEST流程圖---------------------------------119
圖 5-6 chhep2.exe硬體裝置連結錯誤-------------------- ---------120
圖 6-1 驅動程式介於應用程式與硬體間關係圖----------------130
圖 6-2 USB驅動程式通訊架構圖----------------------------------131
圖 6-3 作業系統下USB WDM 模式-----------------------------132
圖 6-4 使用ezloader安裝完成圖---------------------------- -----133
圖 6-5使用ezloader安裝完成圖I---------------------------------134
圖 7-1 Circuit Schematic介面下的各元件與完成製作---------149
圖 7-2 PCB Arrangement介面下的元件與完成製作------------150
圖 7-3 自製USB發展板實體圖------------------------------- ----151

表目錄

表2-1各式電腦與非電腦界面分類表--------------------------------- 24
表2-2 相關USB控制IC分類表---------------------------------------25
表2-3 相關生產的發展板比較----------------------------------------- 26
表3-1 相關作業環境與發展工具-------------------------------------- 45
表3-2 發展板於裝置管理員中狀態分類------------- --------------- 46
表4-1 電腦主機以控制傳輸發送設置封包內容-------------------- 88
表4-2 描述元型態值----------------------------------------------- ------89
表4-3設置封包的標準設備請求---------------------------------------90
表5-1 相關應用程式表頭檔使用--------------------------------------121
表5-2 相關程式使用函數比較-----------------------------------------122

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