本書將針對USB介面設計上，以最易切入的PC主機端應用程式的開發角度介紹給初學的讀者。而本書的章節的規劃與安排上，特定分為四個部分： 第一章：簡介VisualBasic6.0應用程式，第二章~第四章：介紹USB理論與規範與人性化介面裝置，第五章~第八章：介紹USB應用程式設計概念、VisualBasic6.0API函式的呼叫與USB介面應用程式撰寫，第九章~第十五章：介紹ATMEGA8-16PU晶片組開發工具的使用與USB介面的基本輸出與輸入實驗設計。另外，此書內容的亦涵蓋乙級硬體裝修檢定考與102學年度工業類科學生技藝競賽之電腦修護題目範例解析與設計範例。本書適用於科大資工、電子及電機系「介面設計實習」、「介面技術實習」課程使用。



本書特色



　　1.本書將針對USB介面設計上，透過VisualBasic6.0程式來設計與練習，以最易切入的PC主機端應用程式的開發角度介紹給初學的讀者。

　　2.本書涵蓋乙級電腦硬體裝修檢定考與102學年度工業類科學生技藝競賽之電腦修護題目範例解析與設計範例。

　　3.本書隨書附贈PCB板，以利讀者練習實驗。

第1章　Visual Basic 6.0簡介 1-1

1.1　初步認識Visual Basic 1-2

1.2　整合開發環境的介紹 1-4

1.3　變數型態與常數 1-8

1.4　基本語法 1-10

1.5　工具箱 1-17

1.6　撰寫第一個Visual Basic應用程式 1-25

1.6.1 第一個Visual Basic應用程式 1-25

1.6.2 儲存所建的程式檔案 1-32

1.6.3 進階Visual Basic程式(範例程式2)的設計程式的

設計 1-33



第2章　USB的基本架構與特性 2-1

2.1　什麼是USB？ 2-2

2.2　如何安裝USB裝置? 2-5

2.3　USB的匯流排結構 2-9

2.4　USB資料流的模式與管線的概念 2-12

2.5　USB的傳輸類型 2-14

2.6　USB的連接器與纜線 2-18

2.6.1　機械結構 2-18

2.6.2　USB介面的電氣特性 2-21

2.6.3　USB匯流排狀態 2-23

2.6.4　USB的電源管理 2-25

2.7　USB的編碼方式 2-26

2.8　USB 3.0協定與基本概念 2-27

2.8.1　USB 3.0實體介面 2-27

2.8.2　USB 3.0機械特性 2-29

2.8.3　USB3.0匯流排架構 2-30



第3章　USB介面的通信協定 3-1

3.1　USB通信協定基礎 3-1

3.1.1　欄位的格式 3-2

3.1.2　封包格式 3-6

3.1.3　資料交易格式 3-10

3.2　分割資料交易 3-16

3.3　USB描述元 3-17

3.3.1　裝置描述元 3-21

3.3.2　配置描述元 3-22

3.3.3　介面描述元 3-23

3.3.4　端點描述元 3-24

3.3.5　字串描述元 3-25

3.3.6　HID群組與報告描述元 3-26

3.4　USB的標準要求 3-27

3.5　裝置群組 3-29

3.6　USB周邊裝置與驅動程式 3-31

3.7　USB周邊裝置的發展方向 3-33



第4章　人性化介面裝置(HID)群組 4-1

4.1　HID群組簡介 4-1

4.2　HID群組的特性與限制 4-2

4.3　HID群組的基本要求 4-4

4.4　HID群組的韌體要求 4-5

4.5　辨識HID群組 4-7

4.5.1　描述元的內容 4-7

4.5.2　啟動介面(Boot Interfaces) 4-11

4.5.3　HID群組描述元 4-12

4.6　報告描述元 4-13

4.7　HID群組要求 4-22



第5章　USB I/O介面卡實驗板與軟體開發環境 5-1

5.1　USB I/O介面卡實驗板 5-1

5.2　軟體開發工具與環境 5-6

5.2.1　Notepad程式編輯器工具軟體 5-7

5.2.2　avrdude燒錄器工具軟體 5-16

5.2.3　燒錄程式碼實作 5-26



第6章　USB應用程式的設計概念 6-1

6.1　主機通訊的基本概念 6-1

6.2　主機如何發現裝置 6-2

6.3　HID裝置驅動程式與DLL的特性 6-4

6.4　HID API函式 6-7

6.5　API函式與Visual Basic的基本概念 6-9

6.5.1　宣告 6-10

6.5.2　ByRef與ByVal傳遞的格式 6-15

6.5.3　傳遞空值 6-17

6.5.4　函式與副程式 6-18

6.5.5　DLL檔案的使用 6-19

6.5.6　字串格式 6-20

6.5.7　結構 6-20

6.5.8　如何呼叫API函式？ 6-21



第7章　USB HID裝置的API函式 7-1

7.1　Windows與HID裝置通訊的API函式 7-1

7.2　尋找所有的HID裝置 7-2

7.2.1　取得HID群組的GUID-HidD_GetHidGuid函式 7-2

7.2.2　取得所有HID訊息的結構陣列-SetupDiGetClass Devs

函式 7-4

7.2.3　辨識每一個HID介面-SetupDiEnumDeviceInterfaces函式 7-5

7.2.4　取得裝置的路徑-SetupDiGetDeviceInterfaceDetail函式 7-7

7.2.5　取得裝置的代碼-CreateFile函式 7-10

7.2.6　取得廠商與產品ID碼-HidD_GetAttributes函式 7-12

7.3　檢查HID裝置功能 7-13

7.3.1　取得包含裝置能力的緩衝區指標 -HidD_GetPreparsedData函式 7-13

7.3.2　取得裝置的能力-HidP_GetCaps函式 7-14

7.3.3　取得數值的能力-HidP_GetValueCaps函式 7-16

7.4　讀取與寫入資料 7-18

7.4.1　傳送特性報告給裝置-HidD_SetFeature函式 7-19

7.4.2　從裝置讀取特性報告-HidD_GetFeature函式 7-21

7.4.3　傳送輸出報告給裝置-WriteFile函式 7-23

7.4.4　從裝置讀取輸入報告-ReadFile函式 7-24

7.5　關閉通訊-CloseHandle函式 7-24



第8章　USB介面應用程式設計 8-1

8.1　HID API函式的引用 8-1

8.2　打開HID裝置的通訊步驟 8-15

8.3　Visual Basic表單程式設計 8-17

8.3.1　取得HID群組GUID碼-HidD_GetHidGuid函式 8-22

8.3.2　取得所有HID訊息的結構陣列-SetupDiGetClassDevs

函式 8-24

8.3.3　辨識每一個HID介面-SetupDiEnumDeviceInterfaces

函式 8-26

8.3.4　取得裝置的路徑-SetupDiGetDeviceInterfaceDetail函式 8-28

8.3.5　取得裝置的代碼-CreateFile函式 8-30

8.3.6　取得販售商與產品ID-HidD_GetAttributes函式 8-32

8.3.7　取得包含裝置能力的緩衝區指標 -HidD_GetPreparsedData函式 8-34

8.3.8　取得裝置的能力-HidP_GetCaps函式 8-35

8.3.9　取得數值的能力-HidP_GetValueCaps函式 8-38

8.3.11　從裝置讀取特性報告-Hid_GetFeature函式 8-41

8.4　完整的測試程式 8-44



第9章　動態鏈結函式庫(DLL)檔案的設計與應用 9-1

9.1　DLL檔案的設計方法與步驟 9-1

9.2　多個USB裝置控制的DLL設計 9-18

9.3　個別位元組傳輸的DLL設計 9-23



第10章　USB I/O介面卡設計

-應用ATmega8A-16PU晶片組 10-1

10.1　ATmega8A-16PU晶片組介紹 10-1

10.2　ATmega8A-16PU晶片組GPIO 10-8

10.2.1　通用數位I/O周邊埠 10-9

10.2.2　可切換的周邊埠功能 10-11

10.2.3　暫存器描述 10-23

10.3　USB I/O介面卡控制LED設計 10-24

10.3.1　硬體電路設計 10-25

10.3.1　韌體程式碼設計 10-27

10.4　實驗操作與測試 10-43



第11章　USB I/O介面卡-LED控制設計

(乙級硬體裝修檢定考) 11-1

11.1　USB輸出控制LED硬體設計 11-1

11.2　USB I/O介面卡控制LED程式設計 11-10

11.2.1　第一題：個人電腦USB I/O介面卡製作與單只LED向

左移閃爍控制 11-10

11.2.2　第二題：個人電腦USB I/O介面卡製作與單只LED向

右移閃爍控制 11-18

11.2.3　第三題：個人電腦USB I/O介面卡製作與兩只LED向

左移閃爍控制 11-19

11.2.4　第四題：個人電腦USB I/O介面卡製作與兩只LED向

右移閃爍控制 11-20

11.2.5　第五題：個人電腦USB I/O介面卡製作與LED向左逐

一點亮控制 11-21

11.2.6　第六題：個人電腦USB I/O介面卡製作與LED向右逐

一點亮控制 11-22

11.2.7　第七題：個人電腦USB I/O介面卡製作與LED 由中間

向左右兩側依序點亮控制 11-23

11.2.8　第八題：個人電腦USB I/O介面卡製作與LED由左右

兩側向中間依序點亮控制 11-24

11.2.9　第九題：個人電腦USB I/O介面卡製作與LED由右向

左再由左向右依序點亮控制 11-25

11.2.10 第十題：個人電腦USB I/O介面卡製作與LED由左向

右再由右向左依序點亮控制 11-26

11.3　實驗操作與測試 11-31



第12章　USB I/O介面卡-8x8點矩陣 設計 12-1

12.1　USB I/O介面卡的8x8點距陣硬體設計 12-1

12.2　USB I/O介面卡控制8x8點距陣的韌體程式設計 12-8

12.3　USB I/O介面卡控制8x8點距陣的VB應用程式

設計 12-15

12.4　實驗操作與測試 12-25

12.5　重新配置MCU保險絲位元組 12-31



第13章　USB I/O介面卡-七段顯示器設計 13-1

13.1　USB I/O介面卡的七段顯示器硬體設計 13-1

13.2　USB I/O介面卡控制七段顯示器的韌體程式設計 13-3

13.3　USB I/O介面卡控制七段顯示器的VB應用程式

設計 13-10

13.4　實驗操作與測試 13-13



第14章　USB I/O介面卡-LCD顯示器 設計 14-1

14.1　USB I/O介面卡的LCD硬體設計 14-1

14.2　LCD控制與應用 14-6

14.3　USB I/O介面卡控制LCD顯示器的韌體程式設計 14-18

14.4　USB I/O介面卡控制LCD顯示器的VB應用程式

設計 14-24

14.5　實驗操作與測試 14-27



第15章　USB I/O介面卡-指撥開關與按鈕設計 15-1

15.1　USB I/O介面卡的指撥開關與按鈕硬體設計 15-1

15.2　USB I/O介面卡控制指撥開關與按鈕的韌體程式

設計 15-2

15.3　USB I/O介面卡控制指撥開關與按鈕的VB應用

程式設計 15-8

15.4　實驗操作與測試 15-11



第16章　USB I/O介面卡-指撥開關與LED控制設計 16-1

16.1　USB I/O介面卡的指撥開關與LED硬體設計 16-1

16.2　USB I/O介面卡控制指撥開關與LED的韌體程式

設計 16-2

16.3　USB I/O介面卡控制指撥開關與LED的VB應用程

式設計 16-8

16.4　實驗操作與測試 16-11



附錄A　USB周邊裝置I/O實驗單板 電路圖 A-1

附錄B　USB周邊裝置I/O實驗單板零件表 B-1

附錄C　 C-1