自從1994年USB規(guī)范被提出以來,USB技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。各種USB設(shè)備層出不窮,在音頻設(shè)備、通信設(shè)備、人機(jī)接口設(shè)備、大容量存儲設(shè)備上都有了USB接口的身影。USB的出現(xiàn)也讓某些接口如串口,并口,PS/2等的前景出現(xiàn)危機(jī)。USB的熱插拔,自動安裝驅(qū)動等特性也改變了人們以往對計算機(jī)硬件安裝的看法。 USB系統(tǒng)采用主從的方式進(jìn)行設(shè)計,這樣大部分工作可以在主機(jī)端完成,設(shè)備端的軟硬件設(shè)計可以相對的簡單,使得USB設(shè)備端接口功能廣泛,價格低,從而能非常容易地普及到各個領(lǐng)域。但在這種主從方式下USB設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換都必須通過USB主機(jī)。而通常的USB主機(jī)端都位于個人電腦PC上,由于PC攜帶不便,造成數(shù)據(jù)交換的不便,這樣也使得USB設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換很難脫離PC在移動領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 本文的目的就是要設(shè)計并實現(xiàn)一個可集成在便攜、移動產(chǎn)品上的USB主機(jī)控制器軟核。目前它已經(jīng)可以通過OPB總線接口集成到一個嵌入式的MicroBlaze系統(tǒng)中,并能與USB設(shè)備進(jìn)行正常的通訊。利用這個USB主機(jī)控制器軟核原型系統(tǒng),可以實現(xiàn)2個大容量USB存儲設(shè)備間的便捷有效的數(shù)據(jù)交換。 本文一開始介紹了USB協(xié)議的由來及特點(diǎn),以及它的數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸過程;接著是USB主機(jī)控制器邏輯部分的設(shè)計及其實現(xiàn),詳細(xì)介紹了總線接口、邏輯控制部分、物理接口、數(shù)據(jù)的存取等部分;隨后介紹了USB主機(jī)控制器的軟件分層及實現(xiàn),包括USB主機(jī)控制器驅(qū)動,USB核心驅(qū)動,USB設(shè)備驅(qū)動,文件系統(tǒng)等;接下來是對MicroBlaze系統(tǒng)的介紹,以及如何將USB核集成到該系統(tǒng)的過程;最后是USB主機(jī)控制器的仿真與調(diào)試。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院（計算技術(shù)研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：TP334.7
【部分圖文】：

第2章 USB 協(xié)議簡介2.1. USB 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在個人電腦中，一般都存在一個 USB 主機(jī)控制器和根 HUB。由圖 2-1我們可以很清楚地看出它們在 PCI 系統(tǒng)中的位置。CPU 需要通過北橋、PCI 總線、南橋，才能訪問到USB 主機(jī)控制器。很多情況下，USB 主機(jī)控制器和根 HUB 被集成到了南橋之內(nèi)。根HUB 用于連接 USB 外設(shè)，或者其它的 HUB。

圖 2-2 USB 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2. USB 系統(tǒng)軟硬件組成由圖 2-3可以看出，USB 系統(tǒng)的軟硬件資源可以分為 3 個層次，即功能應(yīng)用層、設(shè)備層和接口層。接口層涉及的是具體的物理連接，其主要實現(xiàn)物理信號和數(shù)據(jù)包的交互，也就是在主機(jī)端的 USB 主控制器和設(shè)備端的 USB 總線接口之間傳輸實際的數(shù)據(jù)流。設(shè)備層主要提供 USB 基本的協(xié)議棧，執(zhí)行通用的 USB 的各種操作和請求命令，從邏輯上講，就是 USB 系統(tǒng)軟件與 USB 邏輯設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用功能層提供每個 USB 設(shè)備所需的特定的功能，主機(jī)端的這個功能由用戶軟件和設(shè)備類驅(qū)動程序提供，而設(shè)備端就由應(yīng)用功能單元來實現(xiàn)，它們之間的這種聯(lián)系看作是邏輯上的數(shù)據(jù)流。

圖 2-2 USB 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2. USB 系統(tǒng)軟硬件組成由圖 2-3可以看出，USB 系統(tǒng)的軟硬件資源可以分為 3 個層次，即功能應(yīng)用層、設(shè)備層和接口層。接口層涉及的是具體的物理連接，其主要實現(xiàn)物理信號和數(shù)據(jù)包的交互，也就是在主機(jī)端的 USB 主控制器和設(shè)備端的 USB 總線接口之間傳輸實際的數(shù)據(jù)流。設(shè)備層主要提供 USB 基本的協(xié)議棧，執(zhí)行通用的 USB 的各種操作和請求命令，從邏輯上講，就是 USB 系統(tǒng)軟件與 USB 邏輯設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用功能層提供每個 USB 設(shè)備所需的特定的功能，主機(jī)端的這個功能由用戶軟件和設(shè)備類驅(qū)動程序提供，而設(shè)備端就由應(yīng)用功能單元來實現(xiàn)，它們之間的這種聯(lián)系看作是邏輯上的數(shù)據(jù)流。
【相似文獻(xiàn)】

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5 李山山;基于硬件驗證語言JEDA的USB IP核驗證[D];清華大學(xué);2005年

6 張臺華;USB設(shè)備模擬訓(xùn)練系統(tǒng)方案設(shè)計[D];中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

7 陳若愚;媒體處理器中集成USB接口的研究[D];浙江大學(xué);2004年

8 岳亮;USB移動外設(shè)監(jiān)控技術(shù)研究[D];四川大學(xué);2005年

9 周芳;USB2.0設(shè)備控制器的IP核設(shè)計[D];南京航空航天大學(xué);2004年

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本文編號：2876423