基于SEP3203嵌入式微处理器的USB-HOST驱动的设计实现

发布时间：2020-05-31 04:39

【摘要】： 通用串行总线(USB)具有热插拔、即插即用、数据传输可靠、扩展方便、低成本等优点,是当前计算机必备的接口之一,同时也被广泛地应用于嵌入式系统设计中。本文设计的USB HOST系统主要应用于嵌入式系统,以拓展微处理器的应用域。论文设计的USB主机系统,用于扩展SEP3203 GARFIELD微处理器的应用,以支持嵌入式系统中微处理器与外部USB存储类设备的通讯。SEP3203 GARFIELD微处理器采用ARM7TDMI处理器内核,具有EMI、INTC、TIMER、GPIO等多个模块。USB主机控制器芯片选用EPSON S1R72005,芯片外挂在SEP3203 GARFIELD微处理器的EMI上,通过GPIO引脚引入USB主机控制器的中断信号与SEP3203 GARFIELD微处理器发生交互。文中以USB协议为依据,首先分析了SEP3203 GARFIELD微处理器和EPSON S1R72005主机控制器芯片,制定了硬件设计方案;软件平台基于ASIX OS实时操作系统,考虑到系统多用于和小容量USB存储类设备进行通讯,系统设计只支持FAT16文件系统;然后,通过参考Linux USB子系统,给出了系统的软件驱动方案,并对USB系统软件中的USBD层和HCD层软件代码做了详细说明;最后对软件代码的实现流程做了详细的阐述,由于支持的USB存储类设备多采用控制传输和批量传输,对USB系统软件做了相应的简化,提高了系统的数据传输性能。论文所设计的USB HOST系统已经能够在以SEP3203 GARFIELD微处理器和EPSON S1R72005主机控制器为硬件平台、ASIX OS实时操作系统为软件平台的系统中稳定运行,能够和小容量USB存储类设备(闪存)进行正常通讯,包括USB存储类设备的插拔识别、设备枚举和驱动加载、建立目录、数据内容读写等。
【图文】：

拓扑结构图,总线,拓扑结构,数据传输速率

本节将从 USB 的传输带宽和系统结构对 USB 系统进行简单介绍。1.1 传输带宽为了适应不同的应用需要，USB 总线提供了 3 种不同的数据传输速率：1.5Mb/s 的低速数据、12Mb/s 的全速数据传输和 480Mb/s 的高速数据传输，USB1.1 规范只支持前两种数据传输速 USB2.0 则支持全部的数据传输速率[1]。这里所说的数据传输速率只是指总线在传输数据时使用的时钟频率，并不是有效数据的实速率。实际上由于软件协议的限制，1.5M 的低速设备所能达到的有效数据传输速率只在几 KB右。设计的 USB 主机采用 EPSON S1R72005，兼容 USB2.0 规范、12MB/s 的全速数据传输速率1.2 系统结构一个 USB 系统一般由一个主机（简称 Host）、一个或多个 USB 集线器和一个或多个 USB 点（即图 2.1 中的 Node）组成，如图 2.1。

连线,设备

USB 主机会为每个连接在总线上的 USB 设备（包括 USB 集线器，USB 主机也就是通过设备地址访问相关的设备。USB 总线采用的是树SB 主机根据各个设备的属性，，周期性的访问各个设备。USB 设备则是被求，这样就避免了 USB 设备主动发送数据时可能导致的总线冲突。如果间就无法进行数据通信。USB 系统允许同时连接 127 台外设，由于总线SB 设备最多可以通过 USB 集线器扩展 6 层，设备连线一般不能超过 5m组件简介包括 USB 连线、USB 集线器（Hub）和各种功能部件。连线所示，USB 连线是一根四线的电缆，其中包括两根差分数据线（D+和 D-）编码方式传输数据。另外两根电源线一根为 Vbus，另一根为 GND，它B 设备供电。由于电气特性原因，每根线长度一般不超过 5 米。全速传输求有屏蔽并做成双绞线的形式，低速传输（1.5Mb/s）设备则不然。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP332

【引证文献】