USB无线连接器设计与实现

摘要

随着信息技术的进步与制造工艺的创新，家用数码设备不断更新换代。如今，数字电视也已经带有USB主机端接口，并且具备视频文件的解码能力，因此，通过USB存储设备将电影等影音文件移动到电视上来播放成为可能，这种更加灵活的体验效果给人们的生活提供了更多的便利。由于影音文件大多来源于网络，如果想要通过电视来播放，则需要先将文件下载到USB设备中，然后通过电视的USB接口才能够播放。这样的过程受到了USB设备的容量限制，另外，冗长的下载时间也会让用户倍感烦躁。因此，人们需要一种高速、实时在线的观看体验。基于这样背景下，本文设计了一种USB无线连接器来解决这个问题。它被安装在数字电视的USB接口上，具有无线接入互联网的功能，高速连接网络中的在线视频，并在本地电视上实时地播放。
　　 本设计采用无线网络技术，将网络中的影音文件模拟成不占数据区空间的文件列表，存放在linux系统中dev/mtdblock节点之上所创建成的虚拟FAT32文件系统中，使电视能够通过该连接器直接播放在线视频。这样既不会有USB容量限制，又省去了下载时间。本文首先介绍该USB无线连接器的总体设计，包括研究方案，硬件结构，软件结构等，并与同类设计进行了比较；其次，完成了对于USB Gadget驱动的修改及实现，通过USB Gadget驱动可以将dev/mtdblock节点在电视上虚拟为磁盘，这些磁盘存储了视频文件的文件名等基本信息，同时对虚拟FAT32系统中的文件构造与解析功能进行了详细的设计；接着对于选用的无线模块进行了分析，总结了其在同类设计中的优势；最后，测试该连接器的速度，验证了它的可行性。
　　 本设计可以应用于带USB接口而不带无线网卡的电视，或带USB接口的VCD等家用电器。使用该连接器与电视相连，用户无须使用USB闪存盘与移动硬盘存放大量的影音文件即可实现电影电视剧的在线播放。从此，人们在电视上也能轻松地观看网络视频，更加实时，更加高效，同时还能节省网线等硬件设备，对房间整洁美观也大有裨益。本设计让电视能轻松播放网络视频，是三网融合的重要推进力，会激发广电行业的业务增长点。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 研究内容

1.3 本人主要工作和论文结构

第二章 相关技术

2.1 Linux系统的优点

2.2 Linux对设备的管理

2.2.1 Linux操作系统对设备的分类

2.2.2 设备驱动在软硬件系统中的位置

2.2.3 设备驱动的组成部分

2.2.4 Linux下的块设备驱动

2.2.5 网络设备驱动

2.3 USB存储设备

2.3.1 USB 2.0数据传输方式与总线结构

2.3.2 USB总线上的数据传输方式

2.3.3 USB设备逻辑结构

2.4 无线网络的选择

2.4.1 基本结构无线局域网

2.5802.11G网络帧格式与采用技术

2.5.1 帧结构

2.5.2 采用的关键技术

2.5.3 IEEE802.11 g的兼容性

2.6 本章小结

第三章 总体设计

3.1 研究方案

3.2 硬件结构

3.3 软件架构

3.4 本设计与类似方案的对比与优势

3.5 本章小结

第四章 USB Gadget驱动的修改以及文件解析的设计与实现

4.1 利用块设备实现USB存储设备功能

4.1.1 Linux下的USB设备驱动层次结构

4.1.2 Linux Gadget子系统与USB主机端的交互

4.1.3 大容量存储设备的数据传输

4.1.4 Linux Gadget系统程序分析与实现

4.1.5 USB File—Storage Device驱动的加载和使用

4.2 文件的创建

4.2.1 Fat32文件系统及基本结构

4.2.2 网络块设备的映射

4.2.3 FAT32文件系统对文件的管理

4.2.4 文件的构造

4.2.5 文件簇链的复用

4.3 文件的逆向解析

4.3.1 磁盘扇区号到文件名逆向解析过程

4.3.2 获取电影文件全路径

4.4 本章小结

第五章 无线模块的分析与移植

5.1 Marvell 88W8686 WLAN芯片

5.1.188W8686的功能与优点

5.1.2 Marvell 88W8686的主机接口

5.1.3 主机驱动和Firmware架构

5.2 网络配置

5.2.1 网络安全性设置

5.2.2 设备端无线网络设置流程

5.3 本章小结

第六章 实测性能

6.1 测试方法

6.2 测试步骤与结果

6.3 测试数据分析

6.4 截图与说明

6.5 本章小结

第七章 结 论

参考文献

致谢