【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)一主機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)軟件的復(fù)雜性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及相對(duì)嵌入式系統(tǒng)的功率要求較高，而同時(shí)對(duì)降低了主機(jī)對(duì)電力的需求。本文著重采用理論分析與的方法提出了對(duì)Host系統(tǒng)的改進(jìn)：以最優(yōu)的性價(jià)比，將USB Host系統(tǒng)建立在資源稀缺和無(wú)操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中。對(duì)改進(jìn)后的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，，改進(jìn)后的系統(tǒng)性能克服了傳統(tǒng)Host系統(tǒng)的缺點(diǎn)，滿足現(xiàn)在廣大用戶的需求。 基于理論基礎(chǔ)，可以獨(dú)立于操作系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)嵌入式USB主機(jī)應(yīng)用程序，USB及其所支持的設(shè)備類協(xié)議，所采用的相關(guān)的傳輸協(xié)議的復(fù)雜性，對(duì)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、運(yùn)算速度等有比較高的要求，建立嵌入式USB Host系統(tǒng)的關(guān)鍵是，如何更好的解決單片機(jī)的有限資源與支持復(fù)雜USB協(xié)議之間的矛盾。 要實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)嵌入式USB Host系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，存在一些技術(shù)難點(diǎn)：特定的應(yīng)用需求如何通過(guò)單片機(jī)本身的有限的資源處理，特定USB設(shè)備的信息如何利用裁剪USB協(xié)議處理， USB Host系統(tǒng)功能如何實(shí)現(xiàn)等。目前主要有兩種方案解決這個(gè)問(wèn)題：一是內(nèi)部集成USB內(nèi)核的MCU:控制模塊并將其作為芯片上外設(shè)部分的MCU微控制器，其包括一個(gè)集成的USB物理層，基本不需要任何外部元器件。不足之處是所采用的MCU芯片必須是特定的，從而限制了其應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)，不能滿足對(duì)應(yīng)用廣泛的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求，并且需要專門(mén)的開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)費(fèi)用高。二是32位MCU＋RTOS。因?yàn)楦咝阅芴幚砥?微控制器在這種情況下可以完成許多繁瑣的功能，包括USB主機(jī)功能。處理器/微控制器性能越高，其價(jià)格也越高，而且對(duì)其的開(kāi)發(fā)需要較長(zhǎng)的時(shí)間， RTOS開(kāi)發(fā)平臺(tái)比較貴，一般企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)，發(fā)展技術(shù)門(mén)檻高，實(shí)現(xiàn)難度比較大。 本課題提出了一種全新方案，解決了上述兩種方案的不足之處。我們可以直接使用MCU+USB主控芯片，前者可對(duì)后者進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而且可直接完成對(duì)Mass Storage類USB設(shè)備的訪問(wèn)。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于使用了8位的MCU，從而簡(jiǎn)化了硬件電路、減少了外圍器件、降低了系統(tǒng)成本。通過(guò)執(zhí)行虛擬軟件模塊，CPU可直接驅(qū)動(dòng)普通的I/O口來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件外設(shè)功能。
[Abstract]:With the development of computer technology, the complexity of a host computer software, the topology and the power requirement of the embedded system are higher, while the power demand of the host is reduced. In this paper, the improvement of Host system is put forward by using the method of theoretical analysis and analysis. The USB Host system is established in the embedded system with scarce resources and no operating system with the optimal performance-price ratio. After testing the improved system, it can be found that the improved system performance overcomes the shortcomings of the traditional Host system and meets the needs of the majority of users. Based on the theory foundation, we can realize the embedded USB host application program and its supporting device class protocols independently of the operating system. The key to the establishment of embedded USB Host system is how to solve the contradiction between the limited resources of single chip computer and the support of complex USB protocol. In order to realize the development of embedded USB Host system based on single chip computer, there are some technical difficulties: how to deal with the specific application needs through the limited resources of the single chip microcomputer itself, How to use the clipped USB protocol to deal with the, USB Host system function of a specific USB device. At present, there are two solutions to this problem: one is to integrate the MCU: control module of the USB kernel and use it as the MCU microcontroller of the peripheral part of the chip, which includes an integrated USB physical layer, and does not require any external components. The shortcoming is that the MCU chip used must be specific, which limits the implementation of its application function, and can not meet the needs of the widely used embedded system design. It also needs special development tools, and the development cost is high. The second is 32-bit MCU+RTOS.. Because high performance processors / microcontrollers can perform a lot of tedious functions in this case, including the USB host function. The higher the performance of processor / microcontroller is, the higher its price is, and it takes a long time to develop the processor / microcontroller. The RTOS development platform is expensive, the enterprise is difficult to realize, the technical threshold is high, and the realization is difficult. In this paper, a new scheme is proposed to solve the shortcomings of the above two schemes. We can directly use MCU USB master control chip, the former can drive the latter, and can directly complete access to Mass Storage USB devices. The advantage of this scheme is that the 8-bit MCU, is used to simplify the hardware circuit, reduce the peripheral devices and reduce the system cost. By executing the virtual software module CPU, the common I / O port can be directly driven to realize the hardware peripheral function.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP368.1

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本文編號(hào)：2222170