基于Linux的USB OTG IP核设备驱动开发技术

摘要

OTG(On-The-Go)技术，是USB接口规范的重要扩展，主要应用于各种外围设备之间的数据交换。USB技术的发展，使PC和外围设备以简单的方式、较低的成本连接到一起。OTG技术，使外围设备之间进行数据交换而无须PC参与，极大地拓展了USB接口技术的应用范围。
　　 本文以USB OTG IP核设计为主线，讲解了作者所参与的OTG驱动、设备驱动和DMA驱动。OTG驱动用于实现主机控制器和设备控制器的切换，OTG驱动设计参考OTG协议(HNP协议和SRP协议)。OTG设备接入后，USB OTG IP核根据OTG请求类型，转入相应的主机/设备模式；设备模式下，设备端驱动和硬件一起实现USB OTG IP核的USB设备功能。设备驱动设计参考USB协议、大容量传输协议、文件管理系统等。USB OTG IP核与PC完成数据交换过程；DMA驱动用于提高IP系统性能，DMA驱动的设计，参考DMA协议、ARM Realview EB的DMA控制器文档和S3C2410的DMA驱动代码，最后完成DMA驱动代码编写。相对于PIO模式，IP核降低了中断次数，减轻了CPU的负担，提高了系统整体性能。
　　 Linux操作系统以其开放性、良好的可移植性、不付费等成为嵌入式操作系统开发的首选。Linux提供了比较完善的USB驱动体系，大大地缩短开发周期。本项目完成Linux操作系统的移植、测试平台的搭建和USB OTG IP核性能的测试。论文介绍了整个硬件和软件的测试平台、驱动程序的调试方法、驱动程序的测试流程，并给出了测试结果及测试结论。USB OTG IP核的FPGA级测试结果表明：USBOTG IP核实现预期USB主机控制器、USB设备控制器以及主从切换功能。
　　 IP核的研究经验和成果可应用于USB OTG设备、嵌入式OTG设备驱动开发等，具有广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词

声明

第一章 引言

1.1 USB技术的发展

1.2课题背景

1.3本课题的核心内容

1.4论文的架构

第二章 USB OTG IP核硬件结构及相关协议

2.1 USB OTG IP核设计

2.2 USB协议

2.2.1 USB主机系统

2.2.2 USB设备系统

2.2.3 主机和设备之间通信模型

2.2.4 USB分组标识

2.2.5 数据包传输模式

2.2.6 USB描述符

2.3 OTG 协议

2.3.1 HNP(主机交换)协议

2.3.2 SRP(会话请求)协议

2.4大容量传输协议

2.4.2 Bulk only传输协议

2.4.3 SCSI命令

2.5 DMA传输协议

2.5.1 PIO(Programming Input／Output Model)模式

2.5.2 DMA模式

第三章 嵌入式系统设计与驱动开发

3.1 Linux操作系统

3.1.1 Linux的发展史

3.1.2 分层结构

3.2 Linux内核移植

3.2.1 内核的裁剪

3.2.2 内核实时性

3.2.3 根文件系统的定制

3.3 USB驱动架构

3.3.1 USB主机端驱动

3.3.2 USB设备端驱动

3.3.3 OTG驱动

3.3.4 DMA驱动

3.4 USB传输流程

3.4.1 USB主机和USB设备之间的数据交互

3.4.2 USB初始化过程

3.4.3 URB传输过程

第四章 USB OTG IP设备端驱动调试及结果

4.1 Realview EB嵌入式系统介绍

4.1.1 ARM Realview Emulation Baseboard平台

4.1.2 Core Tile

4.1.3 Logic Tile

4.1.4 Tile连接器

4.2　USB OTG IP核OTG功能测试

4.3设备端调试界面及相关图片截图

4.3.1 ARM Realview EB启动阶段

4.3.2 驱动加载传输过程

4.3.3 USB OTG IP核功能演示

4.4 USB OTG IP核主机测试结果

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

个人简历及在学期间的研究成果及发表的学术论文