智能尋位加工技術(shù)^[1][2]是一種新型加工方法,，其實(shí)現(xiàn)思路是利用主動(dòng)尋位方法獲取被加工零件的三維空間位姿,，并以該信息為引導(dǎo)，基于CAD模型庫(kù),，自動(dòng)生成數(shù)控加工程序,，通過實(shí)現(xiàn)能順應(yīng)現(xiàn)實(shí)加工的設(shè)備完成對(duì)零件的無(wú)精確定位束縛的加工,。它強(qiáng)調(diào)多學(xué)科信息融合,，廣泛采用自動(dòng)控制,、計(jì)算機(jī),、數(shù)控等領(lǐng)域最新最成熟的相關(guān)技術(shù),，促進(jìn)機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展,。
　　該加工方法的一個(gè)重要的基礎(chǔ)條件是通暢的網(wǎng)絡(luò)化工作環(huán)境^[2]，強(qiáng)調(diào)多智能設(shè)備間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流,、控制流通訊,，但由于現(xiàn)有底層設(shè)備的一些固有缺陷,，屏蔽了上端先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,，犧牲了整個(gè)系統(tǒng)的性能,，限制了該加工方法的廣泛應(yīng)用。目前比較突出的例子是傳統(tǒng)的RS232串行通訊方式及并口通訊方式,，由于其速率限制，難以對(duì)高速,、批量的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速響應(yīng)，使得整個(gè)系統(tǒng)的處理能力具有較大延遲,，相應(yīng)的技術(shù)解決方法則需迫切地提出。
1 USB通用串行總線
　　串口的出現(xiàn)是在1980年左右,，數(shù)據(jù)傳輸率是115～230kbps,，并行口的數(shù)據(jù)傳輸率比串口快8倍,，標(biāo)準(zhǔn)并口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大,，接口數(shù)量,、速度的限制使系統(tǒng)性能的提升受到極大制約，外部設(shè)備的日益豐富與高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠惹行枰?，催生了寬帶寬和智能化串口的互連技術(shù)——通用串行總線USB(Universal Serial Bus),。
　　USB是以INTEL為主并有康柏,、微軟,、IBM,、DEC以及日本NEC等幾家公司共同制定的串行接口規(guī)格,。1995年11月制定了第一個(gè)規(guī)范,，使通訊速率達(dá)到1.5～12Mbps^[3][4],。在1999年2月23日的Intel開發(fā)者論壇大會(huì)上,，介紹了USB2.0規(guī)范,，增加了惠普、朗訊和飛利浦三個(gè)新成員,，向下兼容USB1.1，數(shù)據(jù)的傳輸率達(dá)到120～240Mbps,，為大數(shù)據(jù)量高速實(shí)時(shí)傳輸提供了強(qiáng)有力的通訊方式。
　　USB具有以下顯著特點(diǎn)：
　　·高速數(shù)據(jù)傳送
　　支持1.5～12Mbps(2.0版本更支持高達(dá)120～240Mbps的傳輸速率),，該速率與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行端口相比,，大約快出100倍，與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的并行端口相比,，也快出近10倍,，足以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提出的高速傳輸應(yīng)用,。
　　·高自由度連接/拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　對(duì)端口加以擴(kuò)展,，最多可在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)支持127種設(shè)備,，而不會(huì)受到其PC上插槽的個(gè)數(shù)的限制,。主機(jī)和USB設(shè)備之間是星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。
　　·帶電插拔/即插即用
　　即所有的USB外設(shè)利用“ONESIZE－FITS－ALL”連接器都可簡(jiǎn)單的插入計(jì)算機(jī)中(熱插拔)，而不用關(guān)掉計(jì)算機(jī),。
　　·內(nèi)置電源供給
　　USB電源能向低壓設(shè)備提供5V,、500mA(最大)電源。因此,，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中使用的小功耗接入設(shè)備如光柵尺,、球柵尺等則無(wú)須使用單獨(dú)電源供電，這樣可以降低這些設(shè)備的成本并提高性價(jià)比,。
　　·支持多種傳輸模式
　　USB提供了四種傳輸模式,，以適應(yīng)不同的傳輸目的，具有極強(qiáng)的通用性,。
　　因此相對(duì)其它的總線結(jié)構(gòu)而言,，例如IEEE1394(400MB/S)Compact PCI(132MB/S)，在滿足性能的條件下,，高速,、低價(jià)、維護(hù)簡(jiǎn)易的USB總線則是本系統(tǒng)的首選,。
2 USB總線系統(tǒng)應(yīng)用描述
2.1 系統(tǒng)框架
　　USB總線系統(tǒng)框架如圖1所示,。從圖1我們可以清楚地看到USB功能的軟硬件層次結(jié)構(gòu)。
2.2 軟件驅(qū)動(dòng)體系
　　軟件驅(qū)動(dòng)體系如圖2示,。

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　　USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)(或客戶驅(qū)動(dòng))程序向USBD發(fā)出輸入輸出請(qǐng)求包(IO Request Packets),。USB系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軟件是由微軟提供的，在WINDOWS95OSR2以后版本中開始發(fā)行的驅(qū)動(dòng)程序,。其中主要包括：
　　·USBD.SYS——為客戶軟件驅(qū)動(dòng)提供接口服務(wù),、分配總線帶寬和管理設(shè)置參數(shù)的過程,。當(dāng)收到USB客戶驅(qū)動(dòng)的IRPs時(shí)，USBD將其組織到各個(gè)獨(dú)立的處理任務(wù)(Transaction)中去,。
　　·UHCD.SYS——控制PC機(jī)控制器的操作,，計(jì)劃數(shù)據(jù)的處理和控制處理后的結(jié)束狀態(tài)。UHCD負(fù)責(zé)處理任務(wù)在USB中廣播的計(jì)劃工作,。通過建立處理任務(wù)表,，UHCD決定1ms Frame的順序傳輸內(nèi)容。
　　USB系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軟件實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵功能包括：
　　參數(shù)設(shè)置
　　·設(shè)備參數(shù)設(shè)置：包括讀取設(shè)備的描述符,，決定USB需要的資源,，為每個(gè)端點(diǎn)(endpoint)建立通訊管道(pipe)。
　　·USB參數(shù)設(shè)置：如通訊管道的初始化,，需要初始化的內(nèi)容包括設(shè)定服務(wù)時(shí)間,、最大數(shù)據(jù)傳輸量等,。
　　·功能參數(shù)設(shè)置：對(duì)于特定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)需要完成特定的一些功能,。
　　分配USB資源
　　·確定電源：USB能提供給每個(gè)端口設(shè)備的電流為100～500mA，同時(shí)USB系統(tǒng)軟件有責(zé)任報(bào)告電源匱乏,。
　　·跟蹤及分配帶寬：USB系統(tǒng)軟件需要知道通訊管道的初始化參數(shù)以分配帶寬,。
　　·復(fù)用帶寬：USB系統(tǒng)軟件通過復(fù)用帶寬，可將殘留帶寬分配給控制傳輸(Control Transfer)和批量傳輸(Bulk Transfer)這些優(yōu)先權(quán)較低的傳輸方式,，提高帶寬利用率,。
　　USB驅(qū)動(dòng)提供一種客戶編程接口用來幫助客戶軟件控制和讀取USB設(shè)備,。其具體提供的軟件機(jī)制有：
　　·命令機(jī)制——允許客戶設(shè)定和控制USBD操作，從而設(shè)定和控制USB設(shè)備的運(yùn)行,。
　　·管道機(jī)制——允許USBD的客戶對(duì)設(shè)備特定的數(shù)據(jù)和控制傳輸進(jìn)行管理,。
　　如圖2所示，我們可以從邏輯數(shù)據(jù)傳輸流和物理數(shù)據(jù)傳輸流兩種方式來看待整個(gè)USB軟件驅(qū)動(dòng)體系。邏輯上我們可以認(rèn)為數(shù)據(jù)通訊是在用戶軟件的設(shè)備間進(jìn)行,，而從物理流程來看則要復(fù)雜得多。
3 研究實(shí)例
　　在智能尋位加工技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例——數(shù)控加工中心光柵閉環(huán)測(cè)量過程中，應(yīng)用USB總線方式進(jìn)行通訊,。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,。