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基于C#的USB3.0接口程序设计

作者：樊高有王勇杨振国

来源：《软件导刊》2016年第11期

摘要：USB3.0接口速度快、简单、占用资源少，在实际设计工作中应用广泛。设计一种

基于USB3.0接口的上位机软件，在C#.NET平台下实现USB3.0设备的读写、数据接收和发

送、数据传输动态显示以及数据存储。实验结果表明，采用该程序可以提高程序开发效率，各

方面功能都能得到很好的实现。

关键词关键词：C#；USB3.0；上位机；数据传输

DOIDOI：10.11907/rjdk.162031

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号文章编号（2016）011011103

引言0

USB（UniversalSerialBus）是一种新型的计算机总线接口技术。目前，在电子消费产品

以及智能测控等领域应用越来越广泛，在设计工作中也被越来越多采用。新的USB3.0总线技

术提供了5.0Gb/s的传输速率，并向下兼容低速1.5Mb/s、全速12Mb/s和高速480Mb/s传输速

率。Cypress公司提供的CypressSuiteUSB开发包包含.NET平台的动态链接库CyUSB.dll[1]。

本文探讨如何在Windows平台的.NET开发环境中，采用C#开发了USB3.0对接的上位机软件

设备。

软件1总体设计

（1）从程序架构角度考虑，数据传输功能、显示功能以及数据存储功能分为独立的3个

部分，分别由相应的类实现。

（2）使用事件传递内容，减小数据传输部分、显示部分以及数据存储部分的耦合度。

（3）程序功能相对复杂，分步实现：先完成USB设备检测，实现设备连接功能；然后传

输数据，数据接收，实现数据存储功能；最后实现界面数据实时更新[2]。

上位机窗体界面主要有3个部分组成，即设置、运行状态以及接收与发送数据缓冲区，如

图1所示。程序总体工作流程如图2所示。

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程序功能实现2

设备自动检测2.1

当USB设备连接到计算机时，能够自动获取USB设备列表、传输端点；当USB设备被

移除后，能够自动识别USB设备已被断开，重新设置和获取USB设备。其部分程序如下：

数据传输2.2

数据传输分为两类，一是PC（personalcomputer）向USB设备写数据，二是PC从USB

设备读取数据。主要使用BeginDataXfer函数通过端点进行异步数据传输，使用FinishDataXfer

函数执行异步I/O数据传输，获取并保存传输的数据以及传输结果。本文主要探讨PC从USB

设备读取数据，并把数据保存到指定文件。由于USB3.0的传输速度非常快，最大速度可以达

到5.0Gb/s，为实现更快的接收速率，本文在程序设计中开起两个线程[3]。其中，一个线程用

于接收USB设备传来的数据，称为读线程；另一个线程用于把接收到的数据存盘，称为写线

程，而且考虑到传输数据的完整性和一致性，还需要建立一个线程安全队列。此外，考虑错误

处理、程序异常等情况，本文程序开启了一个监视队列线程，用于监视队列中元素的变化，保

证读线程和写线程能够更好地同步执行，如图3所示。

程序中，借助AutoResetEvent类从一个线程向另一个线程发送通知[4]。

StaticAutoResetEventm_Write=newAutoResetEvent（false）；//从监视队列线程向写线程

发信号

staticAutoResetEventm_WriteMonitor=newAutoResetEvent（false）；//从写线程向监视队

列线程发送信号

ConcurrentQueue提供线程安全的先进先出集合，这意味着元素出队列的顺序和加入队列

的顺序是一致的，能保证在同一时间只有一个线程能访问，实现线程的安全和串行化[4]。在

程序中，本文使用ConcurrentQueue集合实例创建了一个任务队列。

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