USB主机控制器及其基于LINUX的驱动研究

发布时间：2021-07-21 15:37

　　USB接口和基于LINUX的驱动程序的应用已经非常广泛。USB接口从产生到现在,无论是在个人计算机中还是嵌入式计算机系统中都已经成为了必备的接口,并且USB支持多种功能的设备,在市场中应用广泛;而LINUX操作系统也从1991年诞生到现在取得了令人惊讶的发展,由于其开源免费的优点,LINUX操作系统无论是在服务器,个人计算机还是嵌入式计算机系统中都有越来越多的应用,尤其是在嵌入式系统领域,以LINUX或者根据其改进的嵌入式操作系统得到了广泛的应用。本课题组设计的USB2.0高速主机IP核是由学校自主开发的USB高速主机控制器,相关的驱动也是配套自主开发的。本文介绍了基于LINUX操作系统的USB主机端整体结构,针对原有的USB系统的一些设计上的问题,对USB高速主机系统的驱动和硬件IP的相关模块做了改进,提高原有USB高速主机系统的数据传输速率。其中对于硬件IP优化了ELP模块,重新设计了PD模块,设计了完整的DMA控制器;在驱动方面,采用了流水化HTD操作优化了USB主机控制器驱动程序。在文章的最后介绍了整个硬件和软件的测试平台,测试结果,并介绍了软件的一些调试经验和针对FPGA的数... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

USB应用范围分类

SB2.0 总线协议USB 协议总览SB 2.0 接口是一个传输速率可以达到 480Mbps 的串行接口，并由不同设备共享这个接口总线，一个主机最高可以通过 USB 总线控制 127 个线是一种轮询方式的总线，USB 主机初始化所有的数据传输，掌握控利，USB 总线上的通信都是由主机来发起，USB 主机向不同的外设发输数据，USB 设备只能被动的接受 USB 主机发送过来的数据或按照主送数据给 USB 主机，USB 是基于令牌包的通信协议，主机在总线上发端点地址和命令的令牌包，这时总线上相应地址的设备将接收这个包令牌包的内容进行相应的操作，另外主机会定时发送帧开始包，将总为 125μs 一帧(USB1.1 为 1ms 一帧)，所有 USB 总线上的设备就会以分享 USB 总线[1]。

如图 2-1 所示[1]，USB 主机和设备的简单连接要求在大量的层和实体之作用。USB 总线接口层在主机与设备之间提供了物理/信号/包连接。USB 是 USB 系统软件对设备执行普通 USB 操作的层。功能层通过正确匹配的客层向主机提供额外的性能。USB 设备与功能层看似在层内有逻辑通信，但数据传输是在 USB 总线接口层完成的。在物理上，USB 总线上的设备由 USB 主机通过星型的分层网络连接起来 2-2 所示[1]，USB 主机与 USB HUB 或者 USB 设备之间都是点对点联接，B 与 USB HUB 或是 USB 设备之间也都是点对点联接，此外，USB 协议规线器与设备之间最多有 7 级的 USB HUB。

【参考文献】：
期刊论文
[1]嵌入式USB主机系统[J]. 李宇.  武汉科技学院学报. 2005(11)
[2]Linux系统下USB设备驱动程序的开发[J]. 蔡震,蒋辉柏,周利华.  计算机测量与控制. 2003(02)

硕士论文
[1]USB2.0 OTG IP核设计和FPGA实现[D]. 罗乐.电子科技大学 2009
[2]基于EHCI协议的OTG USB2.0 FPGA设计与实现[D]. 陈星宇.电子科技大学 2008
[3]基于ARM的嵌入式USB主机系统设计[D]. 洪毅峰.浙江大学 2005



本文编号：3295302