विंडोज 7 पर यूएसबी छिपाई डिवाइस प्रबंधन

लेख AVR माइक्रोकंट्रोलर पर घर-निर्मित USB HID डिवाइस को जोड़ने के लिए और विंडोज 7 x64 ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ एक कंप्यूटर को जोड़ने के लिए कदम दर कदम निर्देश प्रदान करने का प्रयास करता है। एक उदाहरण एप्लिकेशन को माइक्रोकंट्रोलर पोर्ट पर एक यूएसबी पोर्ट के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है (एक संकेतक एलईडी जुड़ा हुआ है)। एलईडी की स्थिति की स्थिति को पढ़ना भी संभव है - यह बंद है या चालू है। विषय शुरुआती के लिए अभिप्रेत है, इसलिए प्रोग्रामिंग विशेषज्ञों के लिए एक बड़ा अनुरोध सड़े हुए अंडे और सड़े हुए टमाटर को अधिक सुविधाजनक मामले के लिए विडंबनापूर्ण टिप्पणियों के साथ सहेजना है।

सॉफ्टवेयर का इस्तेमाल किया

१ । माइक्रोकंट्रोलर के लिए, ऑब्जेक्टिव डेवलपमेंट से V-USB लाइब्रेरी [1] और Atmel से Atmel Studio 6 [2] IDE है। आपको माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर (विशेषज्ञों के लिए, यह आवश्यक नहीं है, क्योंकि आप टूलकिन के साथ मिल सकते हैं जो Atmel Studio का हिस्सा है) को संकलित करने के लिए WinAVR टूलचैन [3] को डाउनलोड और इंस्टॉल करना होगा।
२ । विंडोज प्रोग्राम (होस्ट सॉफ्टवेयर) लिखने के लिए, LibUsbDotNet [4] ट्रैविस रॉबिन्सन लाइब्रेरी और Microsoft विज़ुअल स्टूडियो C # 2010 [5] IDE का उपयोग किया गया था।

विजुअल स्टूडियो 2010 को छोड़कर सभी सॉफ्टवेयर मुफ्त है, हालांकि सीमित समय के लिए मुफ्त में विजुअल स्टूडियो सी # 2010 एक्सप्रेस का उपयोग करना संभव है। ऑपरेटिंग सिस्टम विंडोज 7 x64 के वातावरण में सभी कार्य किए गए थे, लेकिन विंडोज परिवार (विंडोज एक्सपी और अधिक हाल के) के किसी भी अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम निश्चित रूप से उपयुक्त होंगे।

लोहे का इस्तेमाल किया

वी-यूएसबी लाइब्रेरी के लिए धन्यवाद, कोई भी AVR माइक्रोकंट्रोलर USB HID डिवाइस बनाने के लिए उपयुक्त है। यदि आप एक टांका लगाने वाले लोहे के साथ दोस्त हैं, तो आप प्रकाशित योजनाओं में से एक के अनुसार अपने आप को एक यूएसबी कनेक्शन भी इकट्ठा कर सकते हैं। इस तरह के एक सर्किट (वी-यूएसबी पैकेज [1] से लिया गया) चित्र में एक उदाहरण के रूप में दिखाया गया है।



समय और प्रयास को बचाने के लिए, तैयार ब्रेडबोर्ड का उपयोग करना बेहतर है। यह विशेष रूप से सुविधाजनक है अगर एक यूएसबी बूटलोडर बोर्ड को लिखा जाता है, तो आपको बोर्ड को चमकाने के लिए प्रोग्रामर खरीदने की आवश्यकता नहीं है। मैंने ATmega32A माइक्रोकंट्रोलर के साथ AVR-USB-MEGA16 ब्रेडबोर्ड का उपयोग किया, इसमें बूटलोडर (USBasploader, USBasp प्रोग्रामर के व्यवहार का अनुकरण) है। इस तरह से दुपट्टा पूरे आकार में दिखता है:



आप मेटाबोर्ड (उस पर ATmega168 या ATmega328), या ATmega8 माइक्रोकंट्रोलर पर प्रोग्रामर भी ले सकते हैं। इन ग्रंथियों को ebay.com या dx.com पर सस्ते में खरीदा जा सकता है।

Atmel Studio 6 और V-USB लाइब्रेरी का उपयोग करके माइक्रोकंट्रोलर फ़र्मवेयर बनाना

Atmel Studio 6 (इसके बाद AS6) में एक नया प्रोजेक्ट बनाएं। जब AS6 एक माइक्रोकंट्रोलर चुनने का सुझाव देता है, तो पत्र A के बिना Atmega32 का चयन करें, Atmega32A का नहीं (हालांकि Atmega32A बोर्ड पर है) - यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि WinAVR टूलकिन अंतर नहीं देखता है, यह केवल Atmega32 जानता है। ये माइक्रोकंट्रोलर अपने आंतरिक डिजाइन में समान हैं, इसलिए हमारे लिए कोई अंतर नहीं है, लेकिन AS6 के लिए है।

अब आपको कंपाइलर को सही तरीके से कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है। AS6 के शीर्ष मेनू में, टूल पर क्लिक करें, फिर विकल्प .. और यह विंडो दिखाई देगी:



सूची में बाईं ओर, टूलकिन का चयन करें। स्वादों की एक सूची दाईं ओर दिखाई देती है। इस शब्द के साथ, Atmel ने इस्तेमाल किए गए टूल (टूलचाइन्स) के लिए संभावित विकल्पों को इनकोड किया।

.      Native,     (Default).  Native -   GCC      ,         .    Atmel,       AS6.    ,       ,       V-USB (   USB HID     USB)    .  ,         WinAVR,      . 

स्वाद सूची में WinAVR टूलकिन को जोड़ने के लिए, स्वाद जोड़ें बटन पर क्लिक करें, निम्न विंडो दिखाई देगी:



इस विंडो की शीर्ष पंक्ति में, WinAVR संकलक (मनमाना) का नाम दर्ज करें, और नीचे की रेखा में पूर्ण पथ दर्ज करें जहां टूलकिन संकलक स्थापित किया गया है (\ बिन फ़ोल्डर के साथ) और जोड़ें पर क्लिक करें। जोड़ा संकलक स्वाद सूची में दिखाई देता है, जैसा कि स्क्रीनशॉट में दिखाया गया है।



माउस के साथ हमारे नए जोड़े गए WinAVR कंपाइलर का चयन करें और सेट डिफॉल्ट बटन पर क्लिक करें (इसे डिफ़ॉल्ट टूलबार बनाएं), और ओके पर क्लिक करें। इस प्रक्रिया के बाद, हमारा AS6 WinAVR कंपाइलर का उपयोग करेगा।

यह हमारी परियोजना के गुणों को कॉन्फ़िगर करने का समय है, इसके लिए, बाईं ओर क्लिक के साथ परियोजना का नाम चुनने के लिए समाधान एक्सप्लोरर में कर्सर का उपयोग करें और Alt + F7 (मेनू प्रोजेक्ट -> गुण) दबाएं, सेटिंग्स के साथ एक विंडो दिखाई देती है:



निम्नलिखित सेटिंग्स करें:

• AVR / GNU C कंपाइलर -> सिंबल्स सेक्शन में, F -CPU = 12000000UL को -D फ़ील्ड में लाइन जोड़ें - यह माइक्रोकंट्रोलर 12 MHz की आवृत्ति से मेल खाती है (यह क्वार्ट्ज मेरे AVR-USB-MEGA16 ब्रेडबोर्ड पर स्थापित है)।
• AVR / GNU एसेमलर -> जनरल सेक्शन में, असेंबलर फ्लैग फील्ड में, -DF_CPU = 12000000UL जोड़ें।
• AVR / GNU C कंपाइलर में -> ऑप्टिमाइज़ेशन सेक्शन, ऑप्टिमाइज़ेशन लेवल फील्ड में साइज़ (-Os) के लिए ऑप्टिमाइज़ होना चाहिए।

इसके अलावा, एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु - सूची के विंडो के बाएं हिस्से में, उन्नत अनुभाग का चयन करें, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।



टूलचेन फ्लेवर ड्रॉप-डाउन सूची में, जोड़े गए WinAVR कंपाइलर का चयन करें ताकि AS6 प्रोजेक्ट का संकलन करते समय इसका उपयोग करे। यह AS6 सेटअप को पूरा करता है।

इसके बाद, प्रोजेक्ट के स्रोत कोड फ़ाइलों को [6] निर्मित परियोजना में जोड़ें - फर्मवेयर \ VUSB फ़ोल्डर, VUSB.c, usbdrv.c, usbdrvasm.S और oddebug.c फ़ाइलें देखें। ASS6 प्रोजेक्ट V-USB लाइब्रेरी के एक उदाहरण पर आधारित है: hid-custom-rq, जिसे मूल रूप से कमांड लाइन से मेक यूटिलिटी का उपयोग करके संकलित किया गया था। वी-यूएसबी लाइब्रेरी के आधार पर, आप कई अन्य कोड उदाहरण पा सकते हैं - मुख्य रूप से यूएसबी छिपाई डिवाइस (चूहे, कीबोर्ड, इनपुट और आउटपुट डिवाइस), लेकिन यूएसबी सीडीसी डिवाइस (वर्चुअल COM पोर्ट) भी हैं। यदि आप स्वयं एक प्रोजेक्ट बनाने के लिए बहुत आलसी हैं, तो बस AS6 में VUSB.atsln प्रोजेक्ट फ़ाइल खोलें, इसने पहले ही सभी आवश्यक सेटिंग्स बना ली हैं और सभी आवश्यक फ़ाइलों को जोड़ दिया है।

यदि आप एक अलग ब्रेडबोर्ड का उपयोग करते हैं, तो आपको usbconfig.h फ़ाइल को सही ढंग से कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है । यह वी-यूएसबी लाइब्रेरी की कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल है, यह कई सेटिंग्स और पैरामीटर (वीआईडी, पीआईडी, माइक्रोकंट्रोलर पैर, डिस्क्रिप्टर और अन्य सेटिंग्स के लिए मान) सेट करता है। इस फाइल की टिप्पणियों में सभी सेटिंग्स का विस्तृत विवरण दिया गया है। यूएसडी डी + और डी- सिग्नल के लिए उपयोग किए जाने वाले माइक्रोकंट्रोलर पिन के उद्देश्य पर मुख्य ध्यान दिया जाना चाहिए (मैक्रो परिभाषाएँ USB_CFG_IOPORTNAME, USB_CFG_DMINUS_BIT, USB_FFG_DPLUS_BIT), इन पैरों पर विशेष आवश्यकताओं को लगाया जाता है। कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल usbconfig.h आर्काइव से [6] एवीआर-यूएसबी-एमईजीए 16 ब्रेडबोर्ड के पैरों के लेआउट के लिए अभिप्रेत है, और यह काम करने की गारंटी है। कार्यक्रम एक एलईडी के साथ झपकाएगा, जो पहले से ही ब्रेडबोर्ड पर है और पोर्ट बी के 0-पैर से जुड़ा हुआ है।

एक कंप्यूटर प्रोग्राम (मेजबान सॉफ्टवेयर) बनाना

हमारे कार्यक्रम को यूएसबी कनेक्शन के माध्यम से पैकेट भेजना चाहिए जो माइक्रोकंट्रोलर को नियंत्रित करेगा।

 .             V-USB.         makefile   MinGW,    LibUSB.         Visual Studio   LibUsbDotNet.     LibUsbDotNet    ,          ,    .    -     ,      LibUSB  .  ,   ,   -       LibUSB,        USB   Windows.     . 

Microsoft Visual C # 2010 एक्सप्रेस लॉन्च करें और विंडोज फॉर्म पर आधारित एक नया प्रोजेक्ट बनाएं। अब आपको LibUsbDotNet.dll लाइब्रेरी को प्रोजेक्ट से कनेक्ट करना होगा । समाधान एक्सप्लोरर में, परियोजना के नाम पर राइट-क्लिक करें और "लिंक जोड़ें" चुनें।



एक और विंडो दिखाई देगी



यहां आपको डिस्क पर पथ खोजने की आवश्यकता है जहां LinUsbDotNet.dll लाइब्रेरी स्थित है (डिफ़ॉल्ट रूप से यह C: \ Program Files \ LibUsbDotNet फ़ोल्डर स्थापित करता है, लेकिन प्रोजेक्ट की कार्यशील निर्देशिका में DLL फ़ाइल की प्रतिलिपि बनाना बेहतर है। लाइब्रेरी से कनेक्ट करने के बाद, आपको इसे प्रोजेक्ट में जोड़ने की आवश्यकता है। लाइन के मुख्य कार्यक्रम मॉड्यूल (फ़ाइल Form1.cs) के लिए:

 using LibUsbDotNet; using LibUsbDotNet.Info; using LibUsbDotNet.Main; 

प्रपत्र के दृश्य संपादक पर जाएं, और इसे कुछ इस तरह से लाएं (3 बटन बटन और 3 लेबल पाठ लेबल जोड़ें):



फॉर्म लोड इवेंट हैंडलर बनाएं। यह आवश्यक है ताकि जब कार्यक्रम शुरू हो, तो LibUsbDotNet वर्ग का उदाहरण इनिशियलाइज़ हो, जिसके माध्यम से यह USB डिवाइस के साथ आदान-प्रदान करता है। एक्सचेंज शुरू करने से पहले, हमारे डिवाइस के लिए विशेष रूप से एक्सेस खोलना आवश्यक है, क्योंकि कई यूएसबी छिपाई डिवाइस कंप्यूटर से जुड़े हो सकते हैं, और आपको प्रत्येक व्यक्ति से व्यक्तिगत रूप से संपर्क करने में सक्षम होना चाहिए। USB उपकरणों की पहचान करने के उद्देश्य से, विशेष पहचानकर्ताओं का उपयोग किया जाता है जो कि सभी USB उपकरणों में होते हैं, ये VID और PID हैं।

 .              -       USB   VID  PID,     .     USB-,   ,   VID/PID,    ,           . 

VID निर्माता पहचानकर्ता (Vendor ID) है, और PID डिवाइस पहचानकर्ता (उत्पाद ID) है। हमारे USB डिवाइस में V6 : 0x 16C0 , PID: 0x 05DF है , इन मानों को AS6 माइक्रोकंट्रोलर प्रोजेक्ट के कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल usbconfig.h (हमने पहले ही इस फाइल का उल्लेख किया है) में इंगित किया गया है। हमारे USB डिवाइस को एक्सेस करने के लिए होस्ट सॉफ़्टवेयर के लिए, आपको उसी पैरामीटर VID: 0x16c0, PID: 0x05df के साथ MyUsbFinder ऑब्जेक्ट को इनिशियलाइज़ करने की आवश्यकता है, जैसा कि usbconfig .h फ़ाइल में दिखाया गया है। ऐसा करने के लिए, निम्न कोड को Form1 वर्ग के वैश्विक चर परिभाषा क्षेत्र में जोड़ें:

  public static UsbDevice MyUsbDevice; public static UsbDeviceFinder MyUsbFinder = new UsbDeviceFinder(0x16c0, 0x05df); 

यह तय करने के बाद कि हम किस USB डिवाइस के साथ काम करेंगे, हम इससे जुड़ सकते हैं, और प्रोग्राम शुरू करने के समय (फॉर्म विंडो खोलते समय) ऐसा करना सुविधाजनक है। ऐसा करने के लिए, प्रोग्राम के मुख्य रूप का चयन करें, और संपत्ति संपादक में, लोड इवेंट हैंडलर Form1_Load बनाएं। हैंडलर के शरीर में, निम्नलिखित कोड दर्ज करें:

 private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { MyUsbDevice = UsbDevice.OpenUsbDevice(MyUsbFinder); if (MyUsbDevice != null) { label2.Text = "  !"; } else label2.Text = "   !"; } 

बटन बटन 1 ("चालू") पर एक ईवेंट हैंडलर बनाएं, इसके लिए विजुअल एडिटर में बटन पर डबल-क्लिक करें और ईवेंट हैंडलर के बॉडी में कोड जोड़ें:

 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { //  ,       AVR-USB-MEGA16. UsbSetupPacket packet = new UsbSetupPacket((byte)(UsbCtrlFlags.RequestType_Vendor | UsbCtrlFlags.Recipient_Device | UsbCtrlFlags.Direction_Out), 1, (short)1, 0, 0); int countIn; byte[] data = new byte[1]; MyUsbDevice.ControlTransfer(ref packet, data, 0, out countIn); } 

"बंद" बटन हैंडलर के लिए, कोड जोड़ें:

 private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { //  ,       AVR-USB-MEGA16. UsbSetupPacket packet = new UsbSetupPacket((byte)(UsbCtrlFlags.RequestType_Vendor | UsbCtrlFlags.Recipient_Device | UsbCtrlFlags.Direction_Out), 1, (short)0, 0, 0); int countIn; byte[] data = new byte[1]; MyUsbDevice.ControlTransfer(ref packet, data, 0, out countIn); } 

पढ़ें बटन को संसाधित करने के लिए कोड:

 private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { //     AVR-USB-MEGA16 -  . UsbSetupPacket packet = new UsbSetupPacket((byte)(UsbCtrlFlags.RequestType_Vendor | UsbCtrlFlags.Recipient_Device | UsbCtrlFlags.Direction_In), 2, (short)0, (short)0, (short)0); int countIn; byte[] data = new byte[1]; if (MyUsbDevice.ControlTransfer(ref packet, data, 1, out countIn) && (countIn == 1)) { label3.Text = "  " + data[0].ToString(); } } 

फॉर्म को बंद करने के लिए ईवेंट हैंडलर (प्रोग्राम समाप्ति) एलईडी को बुझाता है यदि यह जलाया जाता है:

 private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e) { UsbSetupPacket packet = new UsbSetupPacket((byte)(UsbCtrlFlags.RequestType_Vendor | UsbCtrlFlags.Recipient_Device | UsbCtrlFlags.Direction_Out), 1, (short)0, 0, 0); int countIn; byte[] data = new byte[1]; MyUsbDevice.ControlTransfer(ref packet, data, 0, out countIn); } 

माइक्रोकंट्रोलर फर्मवेयर में यूएसबी पैकेट को कैसे डिकोड किया जाता है

माइक्रोकंट्रोलर पक्ष पर डेटा प्राप्त करना और संसाधित करना usbFunctionSetup फ़ंक्शन (फर्मवेयर AS6 प्रोजेक्ट के मुख्य मॉड्यूल VUSB.c में स्थित) में किया जाता है। यहाँ समारोह है:

 usbMsgLen_t usbFunctionSetup(uchar data[8]) { usbRequest_t *rq = (void *)data; if((rq->bmRequestType & USBRQ_TYPE_MASK) == USBRQ_TYPE_VENDOR){ DBG1(0x50, &rq->bRequest, 1); /*  :    */ if(rq->bRequest == CUSTOM_RQ_SET_STATUS){ if(rq->wValue.bytes[0] & 1){ /*  LED */ LED_PORT_OUTPUT |= _BV(LED_BIT); }else{ /*  LED */ LED_PORT_OUTPUT &= ~_BV(LED_BIT); } }else if(rq->bRequest == CUSTOM_RQ_GET_STATUS){ static uchar dataBuffer[1]; /*       usbFunctionSetup */ dataBuffer[0] = ((LED_PORT_OUTPUT & _BV(LED_BIT)) != 0); usbMsgPtr = dataBuffer; /*  ,    */ return 1; /*    1  */ } }else{ /*   USBRQ_HID_GET_REPORT  USBRQ_HID_SET_REPORT  , *     .        , *        . */ } return 0; /* default   :      */ } 

हमारा USB HID डिवाइस सबसे सरल है, और यह केवल अंतरण 0 (डिफ़ॉल्ट नियंत्रण समापन बिंदु) से गुजरने वाले हस्तांतरण को नियंत्रित करने के लिए प्रतिक्रिया करता है। अनुरोध के प्रकार (क्षेत्र के अनुसार), डेटा ट्रांसमिशन की दिशा डिकोड की गई है। यदि CUSTOM_RQ_SET_STATUS, तो यह माइक्रोकंट्रोलर के लिए इच्छित डेटा है। डेटा को डिकोड किया जाता है और माइक्रोकंट्रोलर वहां रखी कमांड को निष्पादित करता है। इस मामले में, एलईडी की स्थिति बहुत पहले प्राप्त डेटा बाइट में एन्कोडेड है - यदि कम बिट में एक है, तो एलईडी चालू होता है, और यदि यह शून्य है, तो यह बाहर जाता है। यदि CUSTOM_RQ_GET_STATUS को BRequest फ़ील्ड में स्वीकार किया जाता है, तो बफर को LED की वर्तमान स्थिति से भर दिया जाता है, और बफर डेटा को होस्ट में वापस भेज दिया जाता है। सब कुछ बहुत सरल है, और यदि वांछित है, तो कोड का व्यवहार आपकी आवश्यकताओं को फिट करने के लिए आसानी से बदला जा सकता है।

वीडियो यह कैसे काम करता है:



मुझे प्रश्नों और रचनात्मक टिप्पणियों पर टिप्पणियों में जवाब देने में खुशी होगी।

संदर्भ

१ । वी-यूएसबी ।
२ । Atmel स्टूडियो 6 ।
३ । WinAVR ।
४ । LibUsbDotNet C # USB लाइब्रेरी ।
५ । विजुअल स्टूडियो 2010 एक्सप्रेस ।
६ । माइक्रोकंट्रोलर और होस्ट सॉफ़्टवेयर के लिए स्रोत कोड ।

PS ज्ञान के लिए प्रेरणा साइट microsin.net थी , जहाँ USB प्रोटोकॉल पर बहुत सारी जानकारी थी और USB उपकरणों में माइक्रोकंट्रोलर का व्यावहारिक उपयोग था। बहुत बहुत धन्यवाद! जवाबदेही के लिए इस साइट के डेवलपर और इस विषय के बारे में सवालों के साथ मदद करें।

भविष्य में, यदि संभव हो तो, मैं ऐसा ही करने की योजना बना रहा हूं, लेकिन एक हार्डवेयर यूएसबी इंटरफ़ेस के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर पर।