本选题来源于《3000片光盘信息存储系统》项目，该项目是目前世界上最大的光盘信息存储系统之一，完全改变了现有光盘库的结构、容量，突破了现有光盘库的扩充局限。该存储系统是智能化存储和管理光盘的存储设备，它利用机械手将所需的光盘快速地放入光盘读写驱动器中，系统的管理软件平台将光盘库中的信息通过光驱与服务器进行交换，从而达到智能存储和管理的目的。它成功地解决了大容量光盘的存储、自动管理和大量用户并发的问题，是一项先进的存储和容灾备份系统，是网络时代理想的信息存储管理设备。 本课题是《3000片光盘信息存储系统》项目的重要组成部分，采用了USB接口技术控制光盘库的运行。工作原理为：由光盘库控制软件完成I/O控制板的控制任务及提供网络控制接口。这些控制任务包括：对机械手的运动控制(驱动X、Y轴的全数字交流伺服系统的电机)；机械手精度控制；机械手取盘、放盘、出库动作控制；光盘库状态检查；光盘库故障检测等。本选题光盘库控制系统主要包括：主控制计算机、USB接口I/O控制板、控制软件等。 通用串行总线(USB)是应用在PC领域中的新型接口技术，自从Windons98操作系统全面对USB接口支持后，USB逐渐进入实用阶段。利用USB可以实现较传统方式更有效、更经济、更多扩展的PC外设与PC相连。 通用串行总线(USB)作为一种新兴的计算机外设总线标准，从标准的出现到现在USB协议2.0版本的大规模的应用，仅用了短短几年的时间，这一切都得益于它易用、真正的热插拔、高性能和系统造价低廉等忧点。它使用简易的连接线缆且由线缆供电，并可以同时支持低速(1.5Mb/s)和全速(12Mb/s)以及高速(480Mb/s)的数据传输，还可以同时支持多达127个外设。连接方式也十分灵活，既可以串行连接，也可以用集线器(HUB)把多个设备连接在一起，再同PC机的USB接口相连。正由于USB的这些特点，使其获得了广泛的应用。 本选题采用USB2.0这种新的计算机标准配置接口连接主控制机及I/O控制板，可以使系统速度更快，使用更灵活。在掌握了USB总线技术的基础上，根据实际情况的需要，我们选择了EZ-USBFX2芯片作为USB接口控制的方案，在方案确定后采用该芯片的开发板系统先熟悉芯片的开发过程再开发调试控制系统。在系统的软硬件都调试成功后开始制作印刷电路板。 在USB接口的开发过程中重点研究了USB总线接口的工作原理、通讯协议、总线体系结构、四种数据传输模式、USB数据流模型、USB配置等基本的总线开发要点。并研究了FX2芯片的数据传输特点、引导方式和枚举、程序/数据存储器、中断、端点缓存、寄存器、输入输出端口。在此基础上使用KeilC51编写FX2芯片的固件程序。编写固件程序时使用了Cypress公司提供的EZ-USBFX2程序框架和例程库。使用固件程序框架完成芯片的初始化、USB标准设备请求的处理和设备挂起、唤醒及电源管理。再编写并加入USB描述符表，中断跳转表，接收和发送数据的通信代码，以及控制的程序代码就完成USB接口的固件开发工作。 固件开发完成后就开始驱动程序的编写。由于本课题系统是基于Windows2000操作系统的，所以驱动程序使用Windows2000DDK(DeviceDriverDevelope)并结合WDM(Win32DriverModel)驱动程序模式开发。WDM是Microsoft公司力推的通用的驱动程序模式，该模式通过提供一种灵活的方式来简化驱动程序的开发，在实现对新硬件支持的基础上减少并降低所必需开发的驱动程序的数量和复杂性。应用程序使用标准WIN32API函数通过WDM控制USB设备。系统的INF文件编写也十分重要，INF文件是Windows系列操作系统中安装设备时必需的文件。当系统安装设备时，Windows安装管理器就会根据INF文件中的表项来查找合适的驱动程序，并进行系统的安装。 驱动程序及安装文件完成后开始软件的开发。整个光盘库的软件系统由三部分组成：库体管理员软件、集群缓存服务软件系统、控制软件系统。编写光盘库的控制软件系统主要用于操控光盘库，该系统作为集群服务器系统与光盘库体的接口，完成集群服务器系统监控下的各种操作，保证库体文件软件系统与集群目录软件系统的一致性，并提供自身的整套安全机制，实现光盘库体的无故障运动。光盘库控制软件系统程序是光盘库系统能否正确工作的关键程序，也是管理员调整控制光盘库运行的程序。 本论文所获得的成果有：运用USB总线技术、KeilC技术、WDM技术以及VisualC++技术开发基了于USB接口的设备并在Windows操作系统下成功编写驱动程序及应用软件；成功使用Cypress公司的EZ-USBFX2USB徽控制芯片开发了适用于光盘库系统的控制系统，解决了由控制机操作、控制光盘库的问题；运用VisualC++技术开发了光盘库控制系统的应用软件解决了网络远程控制光盘库的问题。 目前USB总线技术还未广泛用于工业控制系统中，本论文的成果对于USB总线技术应用于工业控制设备也是一种有益尝试。