基于SEP3203嵌入式微处理器的USB-HOST驱动的设计实现

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ARM77TDMI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UBD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 GARFIEID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。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2主要内容和工作

1.3论文的结构

第二章USB协议概述

2.1 USB总线描述

2.1.1传输带宽

2.1.2系统结构

2.2 USB各组件简介

2.2.1 USB连线

2.2.2 USB集线器

2.2.3功能部件

2.3 USB电气特性

2.3.1对设备速度的检测

2.3.2设备插拔的检测

2.4 USB通讯协议

2.4.1 USB通信结构

2.4.2 USB的传输基本单元——包

2.4.3传输类型和事务处理

2.4.4 USB通信的健壮性

2.5 USB主机

2.5.1 USB主机

2.5.2 USB主机控制器规范

2.6 小结

第三章USB接口电路的设计和驱动方案

3.1 USB主机接口电路的设计

3.1.1 SEP3203 Garfield微处理器

3.1.2 EPSON S1R72005主机控制器

3.2 ASIX OS操作系统

3.2.1 ASIX OS整体架构

3.2.2内核模块

3.3 FAT16文件系统

3.4驱动方案

3.4.1 USB系统的体系架构

3.4.2主机端的软件结构

第四章USB主机软件设计

4.1 USB主机软件文件结构

4.2 USBD实现

4.2.1主要数据结构

4.2.2 USBD功能分析

4.3 HCD实现与分析

4.4 USB客户端驱动程序实现(USB Client)

4.4.1 hub驱动程序的初始化和卸载

4.4.2 USB存储类设备驱动程序的初始化和卸载

4.5小结

第五章USB主机软件与ASIX OS

5.1 ASIXOS对USB任务的管理

5.2系统对USB主机的中断处理

5.3 USB在ASIX OS的事件处理机制

5.4文件系统对USB客户端软件的操作

5.5小结

第六章USB HOST的实现

6.1 USB HOST的实现流程

6.1.1 USB HOST初始化流程

6.1.2系统对USB存储类设备的插入管理

6.1.3设备枚举

6.1.4主机对USB存储类设备的数据读写

6.1.5系统对USB存储类设备的卸载管理

6.2 USB HOST实现结果

6.3性能测试结果分析

6.4小结

第七章总结与展望

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文与成果