精品文檔-下載后可編輯基于ARM的嵌入式的USB接口設計-設計應用隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用，各種小型終端需要開發(fā)出與外界聯(lián)系的USB接口。目前，常用的技術有兩種?；趩纹瑱C的USB接口，特點是需要外置芯片，電路復雜，留下的CPU資源不多；基于ARM的USB接口，特點是資源豐富，但ARM系列產品較多，如果選型不當，還需要搭接較多的外圍電路，且不能很好地發(fā)揮CPU性能。USB(UniversalSerialBus)是通用串行總線的縮寫，因其具有方便易用，動態(tài)分配帶寬，容錯性優(yōu)越和高性價比等特點，現(xiàn)已成為計算機的主流接口。該設計采用三星公司ARM9核的S3C2440A芯片作為CPU，因為該芯片內部集成了控制USB的所有部件，外圍電路簡單，易于實現(xiàn)。1S3C2440A特點S3C2440A的CPU部分主要集成了電源模塊、復位和時鐘模塊、觸摸屏和小鍵盤模塊、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器模塊。同時提供如下豐富的外圍接口：同步存儲器(SDRAM)和NANDFLASH控制接口，可擴展到1GB的存儲的空間；4個DMA通道和24個中斷端口；能控制STNLCD和TFT液晶屏顯示，支持觸摸屏功；USB接口A型和B型各一個；3個串行口、I2C，SPI，I2S等接口；帶AC97音頻接口；具備SD卡、數(shù)碼相機接口和網(wǎng)絡接口。

S3C2440A還具備多種工作模式，管腳為17×17方型分布，橫向從左1到右17編號，縱向從下A到上U編號，分類為A1～A17，B1～B17，C1～C17依此類推到U1～U17。這些管腳所對應的功能并不是惟一的，通常只要使能變化，S3C2440A就能實現(xiàn)不同的控制功能。該設計涉及到的S3C2440A，其管腳如表1所示分為3類。

2．2串口電路串口在該設計中的作用是通過計算機加載USB驅動程序，原理如圖2所示。

2．3電源電路由于S3C2440A芯片的管腳對電壓提出了不同要求，所以需要完成電源的變壓，其原理如圖3所示。

3驅動程序的研究按USB接口，其設備結構可分為USBHost(主機)和USBDevice(外部設備)。USB主機控制USB設備進行通信，而主機與主機之間，或USB設備與USB設備之間是不能通信的。3．1USB主機USB主機的功能通常包含以下幾個部分：驗證USB設備是否安插好或拔除；控制USB主機與設備兩者中的數(shù)據(jù)流；返回USB主機的所顯狀態(tài)。USB系統(tǒng)軟件由以下3個部分組成：主機控制器驅動(HCD)、USB驅動(USBD)、主機軟件(HostSoftware)。主機控制器所具備的功能如表2所示。HCD和USBD包含基于不同抽象層次的軟件接口，兩者以一定的方式協(xié)同完成任務，用以實現(xiàn)USB系統(tǒng)的功能。它們的任務差別沒有具體定義，然而HCD要具備的一項功能就是必須支持多種不同主機控制器芯片。在一些操作系統(tǒng)中，當系統(tǒng)必須實現(xiàn)某些基本功能時，可由HostSoftware實現(xiàn)。

3．2USB傳輸類型USB定義了4種傳送類型：控制傳送、同步傳送、中斷傳送、批傳送。其中，控制傳送是指可靠的、非周期性的、突發(fā)的，并由主機客戶軟件所發(fā)起的通信，主要應用于控制命令和狀態(tài)信息的傳送；同步傳送是指在主機和設備之間周期性的、連續(xù)的通信，一般用于傳送時實信息，這種類型保留了將時間概念包含于數(shù)據(jù)的能力，但傳送并不一定很緊急；中斷傳送是指少量數(shù)據(jù)的、低速的、周期的傳送；批傳送是指非周期的、大量的、可靠的傳送，其典型應用在于傳送那些可以利用帶寬的數(shù)據(jù)。3．3USB設備請求USB設備應通過缺省控制管道(DefaultControlPipe)響應來自主機的請求命令。這些請求是通過使用控制傳輸來完成的。請求及請求的參數(shù)通過Setup包發(fā)向設備，由主機負責設置Setup包內的每個域的值。USB設備請求包含的請求類型有三種：標準、廠商和設備類。標準請求用來完成設備的枚舉過程；廠商請求用來完成使用者自己定義的請求；設備類請求指的是某些特定的USB設備類所傳輸出的請求，例如打印機類就屬于這一類。設備請求要求有嚴格的定義，包含的內容有類型、設備請求、值、索引和長度。3．4USB驅動程序結構S3C2440A芯片支持USB1．1協(xié)議和USB2．0協(xié)議。該設計是針對USBHost(主機，A型)，并基于USB1．1協(xié)議編寫的。程序結構和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蛉鐖D4所示。

驅動程序的編寫主要分為以下幾個部分考慮：硬件提取層、中斷服務程序、標準設備請求和主循環(huán)。硬件提取層實現(xiàn)的是S3C2440A對I／O端口直接的讀寫操作；中斷服務程序處理各種中斷，包括總線任務上的請求；標準設備請求完成主機送來的各種標準請求，用于完成各種枚舉請求；而主循環(huán)則負責完成前臺的數(shù)據(jù)采集等工作，所有的任務結束后都要回到主循環(huán)上去。4結語該設計采用三星公司ARM9的S3C2440A芯片作為CPU，比原來基于單片機的模式，外圍電路簡單，容易可靠地實現(xiàn)嵌入式終端的USB接口功能。在調試中，用到的嵌入式開發(fā)板GEC2440A套件還提供了串口工具DNW。用這一工具可以檢測驅動程序的正確與否，如：程