【摘要】： 通用串行總線(USB)具有熱插拔、即插即用、數(shù)據(jù)傳輸可靠、擴(kuò)展方便、低成本等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前計(jì)算機(jī)必備的接口之一,同時(shí)也被廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。本文設(shè)計(jì)的USB HOST系統(tǒng)主要應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng),以拓展微處理器的應(yīng)用域。 論文設(shè)計(jì)的USB主機(jī)系統(tǒng),用于擴(kuò)展SEP3203 GARFIELD微處理器的應(yīng)用,以支持嵌入式系統(tǒng)中微處理器與外部USB存儲(chǔ)類設(shè)備的通訊。SEP3203 GARFIELD微處理器采用ARM7TDMI處理器內(nèi)核,具有EMI、INTC、TIMER、GPIO等多個(gè)模塊。USB主機(jī)控制器芯片選用EPSON S1R72005,芯片外掛在SEP3203 GARFIELD微處理器的EMI上,通過(guò)GPIO引腳引入U(xiǎn)SB主機(jī)控制器的中斷信號(hào)與SEP3203 GARFIELD微處理器發(fā)生交互。 文中以USB協(xié)議為依據(jù),首先分析了SEP3203 GARFIELD微處理器和EPSON S1R72005主機(jī)控制器芯片,制定了硬件設(shè)計(jì)方案;軟件平臺(tái)基于ASIX OS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),考慮到系統(tǒng)多用于和小容量USB存儲(chǔ)類設(shè)備進(jìn)行通訊,系統(tǒng)設(shè)計(jì)只支持FAT16文件系統(tǒng);然后,通過(guò)參考Linux USB子系統(tǒng),給出了系統(tǒng)的軟件驅(qū)動(dòng)方案,并對(duì)USB系統(tǒng)軟件中的USBD層和HCD層軟件代碼做了詳細(xì)說(shuō)明;最后對(duì)軟件代碼的實(shí)現(xiàn)流程做了詳細(xì)的闡述,由于支持的USB存儲(chǔ)類設(shè)備多采用控制傳輸和批量傳輸,對(duì)USB系統(tǒng)軟件做了相應(yīng)的簡(jiǎn)化,提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸性能。 論文所設(shè)計(jì)的USB HOST系統(tǒng)已經(jīng)能夠在以SEP3203 GARFIELD微處理器和EPSON S1R72005主機(jī)控制器為硬件平臺(tái)、ASIX OS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)的系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行,能夠和小容量USB存儲(chǔ)類設(shè)備(閃存)進(jìn)行正常通訊,包括USB存儲(chǔ)類設(shè)備的插拔識(shí)別、設(shè)備枚舉和驅(qū)動(dòng)加載、建立目錄、數(shù)據(jù)內(nèi)容讀寫等。
【圖文】：

本節(jié)將從 USB 的傳輸帶寬和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì) USB 系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。1.1 傳輸帶寬為了適應(yīng)不同的應(yīng)用需要，USB 總線提供了 3 種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率：1.5Mb/s 的低速數(shù)據(jù)、12Mb/s 的全速數(shù)據(jù)傳輸和 480Mb/s 的高速數(shù)據(jù)傳輸，USB1.1 規(guī)范只支持前兩種數(shù)據(jù)傳輸速 USB2.0 則支持全部的數(shù)據(jù)傳輸速率[1]。這里所說(shuō)的數(shù)據(jù)傳輸速率只是指總線在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的時(shí)鐘頻率，并不是有效數(shù)據(jù)的實(shí)速率。實(shí)際上由于軟件協(xié)議的限制，1.5M 的低速設(shè)備所能達(dá)到的有效數(shù)據(jù)傳輸速率只在幾 KB右。設(shè)計(jì)的 USB 主機(jī)采用 EPSON S1R72005，兼容 USB2.0 規(guī)范、12MB/s 的全速數(shù)據(jù)傳輸速率1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè) USB 系統(tǒng)一般由一個(gè)主機(jī)（簡(jiǎn)稱 Host）、一個(gè)或多個(gè) USB 集線器和一個(gè)或多個(gè) USB 點(diǎn)（即圖 2.1 中的 Node）組成，如圖 2.1。

USB 主機(jī)會(huì)為每個(gè)連接在總線上的 USB 設(shè)備（包括 USB 集線器，USB 主機(jī)也就是通過(guò)設(shè)備地址訪問(wèn)相關(guān)的設(shè)備。USB 總線采用的是樹(shù)SB 主機(jī)根據(jù)各個(gè)設(shè)備的屬性，，周期性的訪問(wèn)各個(gè)設(shè)備。USB 設(shè)備則是被求，這樣就避免了 USB 設(shè)備主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)可能導(dǎo)致的總線沖突。如果間就無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。USB 系統(tǒng)允許同時(shí)連接 127 臺(tái)外設(shè)，由于總線SB 設(shè)備最多可以通過(guò) USB 集線器擴(kuò)展 6 層，設(shè)備連線一般不能超過(guò) 5m組件簡(jiǎn)介包括 USB 連線、USB 集線器（Hub）和各種功能部件。連線 所示，USB 連線是一根四線的電纜，其中包括兩根差分?jǐn)?shù)據(jù)線（D+和 D-）編碼方式傳輸數(shù)據(jù)。另外兩根電源線一根為 Vbus，另一根為 GND，它B 設(shè)備供電。由于電氣特性原因，每根線長(zhǎng)度一般不超過(guò) 5 米。全速傳輸求有屏蔽并做成雙絞線的形式，低速傳輸（1.5Mb/s）設(shè)備則不然。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TP332

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 胡紅;便攜式FPGA編程器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué)（北京）;2008年

2 陳立朋;基于Linux的USB無(wú)線網(wǎng)卡通用驅(qū)動(dòng)框架設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2689302