基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP主机端驱动程序的设计与实现

摘要

本论文以开发基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP此项目为依托，致力于在Windows XP操作系统上使用DDK(Driver Development Kit)设计和开发一个基于WDM的主机端驱动程序。开发该驱动程序的目的是为了对该IP进行FPGA测试以及配合设备端驱动程序的开发，该驱动程序能够完成即插即用功能，块传输，同步传输，控制传输以及对Flash的操作五项主要功能。 论文首先介绍了基于WDM的USB驱动程序设计原理，其中包括了从结构到通信流对USB主机系统的介绍，编写WDM驱动程序的基础理论(主要介绍了数个相关的重要概念、驱动程序的基本组成)，以及在开发对Flash操作的例程会使用到的Mass Storage类协议的简要介绍。在介绍设计原理后，论文从总体的系统应用环境和结构蓟数据传输、内部模块以及软硬件体系结构几个方面简要描述了该IP的系统设计。接着论文通过分析主机端驱动程序功能需求，提出了驱动程序的总体构架以及分步式的设计流程，具体步骤是先实现驱动程序的正常加载以及基本PnP功能，然后实现块传输、同步传输以及控制传输，最后完成对Flash操作例程的设计。随后论文详细阐述了对上述五项主要功能模块的设计；其中对Flash操作例程的设计是难点，作者通过分析Bulk-Only协议和UFI命令规范，提出程序的详细设计方案。论文最后简要介绍了调试驱动程序的方法，以及驱动程序的测试内容、部分测试结果以及测试结论。 本论文研究对象为基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP主机端驱动程序，因为其研究主体是一个基于WDM的主机端驱动程序，因此有其普遍性；但是它以开发基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP这个项目为依托，其目的是为项目服务，因此它有其特殊性。它是一项既有普遍性又有特殊性的研究。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图目录及表目录和缩略词表

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1基于ARM核开发USB接口IP的技术前景

1.2课题任务

1.3开发主机端驱动程序的目的

1.4本人完成的工作

1.5论文结构及内容安排

第二章基于WDM的USB驱动程序设计原理

2.1 USB主机系统概述

2.1.1 USB主机系统的结构

2.1.2 USB通信流

2.2 WDM驱动程序基础理论

2.2.1关于WDM驱动程序的几个重要概念

2.2.2 WDM驱动程序的基本组成

2.2.3 WDM驱动程序和应用程序之间的通信

2.3 Mass Storage类协议

2.3.1 Bulk-Only传输协议

2.3.2 Mass Storage类协议的UFI子类命令

2.4本章小节

第三章基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP系统设计简介

3.1系统应用环境及系统结构设计

3.2数据传输方式设计

3.2.1非DMA方式数据传输

3.2.2 SLAVE DMA方式数据传输

3.2.3 MASTER DMA方式数据传输

3.2.4寄存器读写

3.3内部模块结构设计

3.4软硬体系结构设计

3.4.1软件的设计思想

3.4.2 USB逻辑处理流程

3.4.3系统功能层次划分

3.5本章小节

第四章主机端驱动程序总体构架设计

4.1主机端驱动程序功能需求分析

4.2主机端驱动程序的基本组成例程

4.3主机端驱动程序的设计流程

4.4本章小节

第五章主机端驱动程序主要模块设计与实现

5.1 IRP_MJ_PNP处理例程的设计

5.1.1即插即用设备状态

5.1.2增加的相关数据结构

5.1.3主要处理例程的设计

5.2控制传输的设计

5.2.1基本实现方式

5.2.2实现控制传输的实例介绍

5.3块传输的设计

5.3.1增加的数据结构

5.3.2传输流程设计

5.4同步传输的实现

5.4.1实现的难点

5.4.2解决方案

5.4.3增加的数据结构

5.4.4传输流程设计

5.5对Flash操作例程的设计

5.5.1增加的相关数据结构

5.5.2传输流程设计

5.6本章小节

第六章主机端驱动程序的调试和测试

6.1主机端驱动程序的调试

6.1.1调试环境

6.1.2调试方法

6.2主机端驱动程序的测试

6.2.1测试内容

6.2.2测试环境

6.2.3测试工作

6.2.4测试结论

第七章总结和展望

参考文献

致谢

个人简历、攻硕期间的研究成果及学术论文发表