基于USB的可穿戴计算机接口设计

摘要

可穿戴计算作为一种崭新的计算模式和计算技术正在迅速发展，已成为计算机领域的研究热点和前沿方向之一。它在工业、军事、情报、新闻、医疗、商业、农业、金融与证券、抢险与救灾乃至日常生活等领域发挥着重要的作用，是当今计算技术前沿领域重点关心的课题之一。
　　目前，可穿戴计算机采用传统接口结构模式，存在线缆较多、可穿戴性较差，使用不便等诸多问题，无法很好的满足其在各种应用环境下的要求。本研究的任务，正是为了解决传统接口技术的不足与可穿戴计算机应用性需求多样化之间的矛盾。
　　在设计过程中，出于对已有技术的继承，以及兼容各种现有的硬件平台考虑，本研究在硬件底层技术的选择上，倾向于使用较为成熟和通用的技术和协议，从而使得可穿戴计算机能够从目前的计算技术中获得更多的功能性支持，以改善其通用性、可穿戴性和可靠性。
　　通过对接口结构模式的比较和研究，找到了可以解决上述矛盾的方案。我们将外总线技术引入可穿戴计算机的硬件接口设计，通过总线上的连接器 BOX将外设挂接在总线上。依照此方案选择将USB总线作为可穿戴计算机的外总线，实现设备方便、快速地与主机相连。
　　在设计的实现阶段，完成了相关的电路设计和固件编程，实现了具有USB_RS232、USB_CF转换模块的USB复合设备。为了验证USB转换模块的正确性，对其进行了测试。测试结果表明，本文的设计方案能够完成设计任务，转换模块的实现达到了设计目标。
　　本文所实现的USB转换模型以及相关设计思想，可以为后续的集成设计和对传统接口设备进行USB接口改造提供可借鉴的经验。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 课题目标

1.3 本文的主要工作

第二章 可穿戴计算机接口设计方案

2. 1 可穿戴计算机的硬件分析

2.3 可穿戴计算机接口性能的类比分析

第三章 USB总线接口简介

3.1 USB总线概述

3.2 USB设备类

3.3 本章小结

第四章 BOX的硬件设计

4.1 支撑平台构架

4.2 BOX硬件的设计与实现

4.3 本章小结

第五章 BOX的固件设计

5.1 USB_RS232模块

5.2 USB_CF模块

5.3 本章小结

第六章 系统测试

6.1 功能测试

6.2 测试结论

第七章 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 可穿戴计算机接口技术发展的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

附录2 分析Bulk-Only协议中CBW和CSW

附录3 BOX原理图及部分固件代码