usb接口由于其方便灵活、独立供电的特点，已广泛应用于数据采集与监控系统中。采用t1公司的第二代soc芯片cc2531，实现了基于usb接口的虚拟串口通信，并以温度监测系统将其引入到实际工程中来。
1、cdc类简介
在usb的文件中，定义了将某种相同属性的设备整合在一起的群体，称之为类。这样做可以同时开发该类的驱动程序，提高了驱动程序的复用性。cdc类是通信设备类的简称，是专为各种通信设备定义的子类。根据应用场合的不同，cdc类可以分成以下不同的模型：post（传统纯业务）模型、isdn模型和networking（网络）模型。其中，post模型又可以分为dl（直接线控制）模型、ac（抽象控制）模型、datapump（数据泵）模型、t（）模型。cdc类的结构如图1所示。本文的usb接口开发就属于post模型下的ac模型。
此外，cdc又由communicationinterfaceclass（通信接口类）和datainterfaceclass（数据接口类）组成。通信接口类主要负责设备的管理和控制，数据接口类则负责数据的传输。不同的模型端点需求不同，对系统所用的抽象控制模型来说，通信接口类需要一个控制端点（controlendpoint）来管理设备的枚举、虚拟串口的波特率和数据类型的设置。数据接口类的需求相对比较灵活，本例中采用一个块传输in端点和一个等时传输out端点。
2、cc2531芯片简介
cc2531是ti公司针对2．4ghzism频带推出的第二代支持zigbee／ieee802．15．4协议的片上集成芯片。
其内部集成了高性能射频收发器、工业标准增强型8051mcu内核、256kbflash和8kbram；具有1个usb全速接口、2个usart、8位和16位定时器、看门狗定时器、8路输入可配置的12位adc、21个gpio、aes128协同处理器；硬件支持csma-ca、数字化的rssi／lqi和强大的dma功能，具有电池监测和温度感测功能。
cc2531全速usb接口的结构如图2所示。其特性如下：
◆全速操作（12mbps）；
◆6个端口，端口0为控制端点，其余5个为数据传输端点；
◆具有1kbsram（fifo）存储usb数据包；
◆端口支持的数据包大小为8～512字节；
◆支持双缓冲传输模式。
端点0（ep0）为控制端点，枚举阶段的通信都是通过该端口完成的。端点1～5（ep1～5）可以通过sfr配置为等时、块、中断3种传输方式。其中块传输端点和中断传输端点对应的usb寄存器设置是一样的，但在固件方面具有不同的属性。同时为了加快数据传输，还可以使用双缓冲模式。在配置各个端点的属性之前，必须通过特殊寄存器usbindex来选择不同的端点，以此来选择当前进行配置的端点寄存器组。
3、usb通信的实现
cc2531的usb硬件连接很简单，如图3所示。采用usb总线供电方式，通过电压转换芯片am1117-3．3为硬件电路提供3．3v电压（图中未画出）。由于该设备为全速设备，因此d+信号线通过电阻上拉。
按照cdc类抽象控制模型对端点的需求，采用端点0作为控制端点，完成设备的枚举和串口参数的设置。将端点2和端点4分配给数据接口子类，作为in和out端点，虚拟串口的数据传输主要在这两个端点进行。具体的配置如下：
下面以in端点2为例，说明数据如何通过usb接口传递到电脑上。当电脑发出in请求时，如果usb端点2的fifo非空，就向电脑发送fifo里的内容；如果fifo为空，则向电脑发送一个空包作为回应。cc2531通过寄存器位usbcsil．inpkt_rdy来控制电脑和8051mcu内核对usb的fifo的使用权。当inpkt_rdy=1时，电脑正在对usb端口进行访问，8051mcu内核无法向fifo内写入数据；当inpkt_rdy=0时，8051mcu内核可以将发送数据写入fifo内，置位inpkt_rdy=1，完成数据的上传。其流程如图4所示。
4、温度采集的实现
采用cc2531作为温度数据的汇聚节点，采用ieee802．15．4协议组成一个由10个采集终端组成的星状网络，对终端节点的温度进行采集。终端节点硬件由cc2530实现，温度传感器采用ds18b20。上位机由visualc++编写，实现数据的实时显示，并实现数据的存储和历史温度查询。cc2531的usb设备描述符里声明pid=0x1000，vid=0x0451，ubs驱动采用windowsxp系统提供的usbser．sys。温度采集结果如图5所示。
5、结语
采用cc2531无线单片机，实现了基于usb接口的虚拟串口通信，并详细介绍了基于cdc类的usb虚拟串口通信的实现。实验结果表明，数据传输率满足采用ieee802．15．4协议的低速无线传感器网络的要求，同时又避免了pc端驱动程序的开发，具有一定的实际意义。