摘要：讨论通用串行总线(usb)技术应用于便携式电能表现场校验仪的可行性，并介绍了系统的硬件、固件、设备驱动程序以及应用程序的设计方法，最后给出了其性能测试结果。
关键词：usb；现场校验仪；接口芯片
application of usb technology in onsite testing equipment of e nergy meter
wang xinya1, guo hongbin1, li xiangrong1, wu yunzhi2
(1.henan star hitech co., ltd, zhengzhou 450001, china;
2.zhengzhou school of industry & trade, zhengzhou 450007, china)
abstract: here we discussed the possibility of useing the usb te chnology in testing equipment of energy meter, and then introduced how to design the hardware、 firmware、 driver、 applications and so on.
key words: usb; onsite testing equipment of energy meter; inte rface chip
电能表现场校验仪是一种在现场校验安装式电能表误差的计量检查仪器。随着电力系统 数字化营销的推广，对电能表现场校验仪(以下简称现校仪)的功能有了新的要求，即要求现校仪具有大容量的测试结果存储能力、同电力mis管理系统通讯的能力。
现在市场上的同类产品多采用rs-232方式通讯，但这种产品已渐露弊端。首先，rs-232在当前微机规范中逐渐隐退。第二，现场校验产品已经朝着多功能的方向发展。已不单一的检查表误差，许多ct/pt负荷、二次压降、谐波分析、波形图、负荷曲线等功能都已经整合到现场校验产品当中。功能的增加意味着存储数据的急剧膨胀，而rs-232低的传输速率和难以保证通讯可靠性的特点决定了它不再是一个合适的解决方案。第三，采用rs-232方式的现校仪在和pc通讯的时候必须外加电源。
经过比较论证发现，usb作为近年出现的一种代表微机接口发展方向的新型总线规范，其便捷易用、速度快、可靠性高等特点，使之非常适合作为现校仪的接口。目前大多数台式计算机都具有四个以上的usb端口，笔记本电脑也都有两个以下的usb端口，usb规范规定每个端口提供5v、500ma的电量也恰好可以提供给现校仪而无须增加外接电源。
1 pdiusbd12芯片
usb本身的控制协议较为复杂，需要使用相应的usb接口芯片。本设计采用了philips公司的pdiusbd12(简称d12)，其优点是可以选择合适的微控制器及其开发系统进行外设开发。
d12内部集成了串行输入引擎(sie)、320字节的多结构fifo存储器、收发器以及电压调整器，支持dma方式，采用双缓冲区技术，遵从usb1.1标准。芯片中串行输入引擎(sie)模块起着至关重要的作用，完成所有usb协议层功能，如同步模式识别、并/串转换、位填充/解填充、crc检验/产生、包pid产生/确认、地址识别、握手信号包响应产生等。另外，d12还集成了softconnect、goodlink、可编程时钟输出、低频晶振和终端电阻等特性，提高了系统的性价比。
1.1 引脚功能
pdiusbd12的引脚排列如图1所示，功能如下：
vcc：接+5v电源；gnd：接地；如要使器件工作在3.3v，则vcc、vout3.3都为3.3v。data〈0〉～data〈7〉：双向数据总线。ale：地址锁存使能。在多路地址数据总线中，下降沿关闭地址锁存；在单地址/数据总线配置中接地。csn：片选端，低电平有效。suspend：器件处于挂起状态，高电平有效。clkout：可编程时钟输出。intn：中断输出，低电平有效。rdn、wrn：读/写使能。dmreq：dma请求。dmackn：dma应答，低电平有效。eotn：dma传输结束，低电平有效；eotn仅当dmackn和wrn或rdn一起激活时才有效。resetn:复位端，低电平有效；使用片内复位电路时接高电平。gln：goodlink led指示器，低电平有效。xtal1、xtal2：晶振连接端，可采用外部时钟信号代替晶振。d+、d-：usb数据线。a0：a0=1选择命令指令，a0=0选择数据；该位在多路地址/数据总线配置时可接高电平。
1.2 命令汇总
pdiusbd12芯片中集成了串行输入引擎(sie)模块，它完成所有usb协议层的功能、大大简化了usb的固件开发，开发人员只需使用d12提供的命令即可。d12命令如1表所示。
2 pdiusbd12与p89c51rd2的接口
思达公司生产的电能表现场校验仪中使用p89c51rd2作为主控制器。p89c51rd2是philips公司生产的51增强型的cpu，它除具备标准51的功能外，在片内集成了64kb flash和1kb ram，可以在20mhz外频下以每机器周期为6个时钟周期的速度运行。p89c51rd2与pdiusbd12的接口方法见图1。
由图可知p89c51rd2通过io口同d12的片选、地
