柳荫[1]2007年在《可重用嵌入式USB主机驱动的设计与实现》文中研究说明USB是一种“主从”(主机/外设)结构的通用串行总线技术,具有简单灵活、高带宽、可靠性强、易于扩展和热插拔等优点,传统的USB主机大都位于PC上,USB设备只能连接PC进行应用。随着消费类电子产品的飞速发展,越来越多的嵌入式系统中集成了USB主机控制器,这就要求在嵌入式设备上实现一套USB主机驱动程序。传统意义上的USB驱动程序开发都是针对USB外设驱动的开发,主控制器驱动大部分由操作系统来提供。在USB主机开发领域中,基于桌面的两大主流操作系统中,Windows不公开源码而Linux的代码却不方便移植;而在嵌入式操作系统中,诸如μCOS,VxWorks和QNX等OS的USB主机协议栈也是不公开的。因此,对于芯片设计和方案提供厂商来说,自主实现一整套通用性强且方便移植的USB主机驱动程序将会有更大的意义。另外,在大多数自行开发的嵌入式USB系统软件中,底层驱动程序、操作系统和应用程序的界线往往是不清晰的,这样增加了软件的耦合度,一旦硬件和操作系统发生变更时,维护成本和风险大大增加,更降低了代码的可重用性。在这种背景下,本文提出通过对现在较新版本Linux中的USB主机驱动程序进行裁减和移植,结合嵌入式系统的特点,设计出一套可重用性高,通用性强的嵌入式USB主机驱动程序。本文先学习了USB主机系统的软硬件结构,在此基础上研究了Linux中USB的主机驱动架构,对移植的难度进行了分析。然后基于可重用的思想设计出了嵌入式系统中USB主机驱动的软件架构。接下来本文通过裁减和修改核心数据结构,替换OS接口等方法对Linux中USB主机驱动进行移植。最后本文将USB主机驱动应用在一个高性能的嵌入式系统机顶盒中,实现对于大容量存储设备的支持。并通过测试给出了此USB主机驱动在可重用性、功能性和稳定性上的验证结论。
黄樱[2]2008年在《嵌入式系统中USB HOST技术研究与实现》文中研究说明USB是现今在PC领域被广泛采用的总线接口技术,在一些嵌入式系统中,人们也希望有USB设备的出现,而在USB的拓扑结构中,USB设备无法脱离居于核心地位的PC机而存在。本文针对USB设备的应用局限,对USB协议架构及其通信流程做了深入的分析,确定嵌入式USB主机必须具备的软硬件条件,给出设计思路。并在此基础上,以应用最为广泛的U盘为USB设备,设计并实现了基于USBHost接口芯片SL811HS,可以与U盘进行通信的通用USB Host嵌入式系统模块(USB Host Demo)。这种模块实现了USB Host在嵌入式系统中的应用,从而使得嵌入式设备能够脱离PC,直接与传统的USB外设进行通信。在方案中选用了应用广泛且利于调试的AT89C55单片机作为假想嵌入式系统的核心MCU,设计并验证了整个模块;采用中断任务调度机制设计软件系统,并设计了一套API,使得整个模块的通用性提高,能方便的移植到不同处理器的嵌入式系统中,间接提高存储容量,应用到不同的场合。按照论文中提出的方法,实现了USB主机系统的构建,对开发嵌入式USB主机,使USB应用脱离PC具有普遍意义。
王国强[3]2006年在《嵌入式USB主机系统研究与应用设计》文中指出从USB问世,到协议规范2.0版本,USB在不断自我完善,并走向成熟。从普通计算机用户,计算机工程师,到硬件芯片生产厂商,都已经完全认可了USB。但是,随着USB应用领域的逐渐扩大,人们对于USB的期望也越来越高,希望USB能应用在各种计算机领域中,尤其是在移动数据领域中,使得USB能应用在没有PC的领域中,实现USB系统嵌入化。USB系统以主机为核心,几乎所有的USB总线活动都由主机发起,所以USB主机的开发是实现嵌入化的关键。课题正是基于此目的而开展的。本论文以地震测量数据采集系统为背景,致力于嵌入式USB主机系统的设计和实现。一个重要思路就是将USB主机系统作为一个模块嵌入到其它的应用系统中,以取代的传统的串口和并口,实现数据的移动存储。系统设计注重其移植性,使之能方便地集成到其它系统中。论文整体上分为叁大部分。文章首先讨论了USB系统的工作原理,介绍其系统基本架构和通信协议,分析USB数据通信的数据结构,如域、包、事务和传输等。了解USB的基础知识后,文章第二部分是嵌入式USB主机系统的总体设计,设计方案基于USB主机系统的模型和实际应用中的考虑要素。文章的第叁部分是主体,详细地说明了基于单片机C8051F021和USB主机控制芯片SL811HS的USB主机系统的硬件设计和软件设计。本文为其他USB技术的开发提供了设计参考,为USB总线的深入学习打下了良好的基础。
肖潮琼[4]2004年在《嵌入式USB主机系统研究与实现》文中提出移动数据交换和存储，是近年来IT行业的热点。数据交换的可移动性和便捷性已成为整个数字化大厦的根基。移动数据交换刺激了IT业的发展，便利了人们的生活。 USB是为解决传统总线的不足而推出的新的总线标准，因其速度快，安装简便，连接容易，支持热插拔，占用主机资源少，易于扩展等特点而在PC领域的移动数据交换和存储中得到了普遍的应用，体现了数据交换的可移动性和便捷性。随着USB应用领域的逐渐扩大，人们对USB的期望也越来越高，希望USB能够应用在没有PC的领域中，即通过PDA、数码相机等移动设备直接和USB外设通信，因此嵌入式USB主机系统的研究顺应了IT业的发展趋势，能够进一步体现数据交换的移动性和便捷性，具有实用的价值和意义。 本文在USB整体协议框架的研究和理解的基础上，针对嵌入式USB在移动家电的应用，作为数码相机开发解决方案的一部分，实现了基于OHCI的嵌入式核心驱动设计和扩展了对USB移动存储设备类、USB打印机类和USB虚拟串行端口类的支持，具有一定的领先性、前瞻性和实用性。 嵌入式USB主机系统原理及开发技术是本文的特色和精华。第2章分析了USB主机的整个协议和框架。第3章通过比较PC和嵌入式系统的特点提出了“量体定制，保留主干，删枝去叶”的设计方法。第5章针对MPIX 113 SDK的USB开发包设计，给出了USB协议栈的协议分析和代码实现：实现了基于OHCI的USB接口控制器驱动；实现了USB海量存储类、打印机类及虚拟串行端口类的驱动。
高鑫[5]2005年在《嵌入式USB主机系统的设计研究》文中认为USB技术正在飞速发展。简单来说,USB系统包括两部分:USB主机与USB外设。USB外设的开发与基于PC机的USB主机技术已经非常成熟,相对于在PC机上的丰富资源,嵌入式系统中有限的资源给基于嵌入式系统的USB主机系统开发带来了很大难度。嵌入式USB主机系统在数据存储和交换领域具有很好的应用前景。 论文的主要工作就是在无操作系统的嵌入式系统中实现USB主机系统功能,并在优盘上建立FAT文件系统,实现对优盘的读写。论文内容安排如下:论文首先介绍USB总线系统及其研究情况以及嵌入式USB主机系统的研究进展和前景;其次着重分析协议与原理,对嵌入式USB主机系统涉及的协议与原理进行总结和叙述;然后是开发应用,从系统总体设计、软硬件设计和系统测试等几个方面,介绍了一个无操作系统的嵌入式USB主机系统的开发实例,实现对优盘的读写。最后是对系统开发的总结和对USB技术的展望。
刘海峰[6]2008年在《嵌入式USB主机系统的研究与设计》文中研究表明USB标准是为解决传统总线不足而提出的一种新型的串行总线标准。在早期计算机系统中,常使用串行端口或并行端口连接外围设备,这些接口通常都是点对点的连接,一个接口对应一个设备,接口扩展必须添加相应的接口卡来支持,由于这种局限性的存在,USB应运而生了。当前,USB标准因其速度快,安装简便,连接容易,支持热插拔,占用主机资源少,易于扩展等特点而在移动数据交换和存储中得到了普遍的应用,真正的体现了数据交换的可移动性和便捷性,刺激了IT业的发展,便利了人们的生活。但是,这些应用通常以通用计算机作为主机实现,即必须通过PC机进行数据交换,而不同的USB器件间无法实现自由的交换和控制。随着USB应用领域的逐渐扩大,人们对USB的期望也越来越高,希望USB能够应用在没有PC的领域中,例如,在数据采集系统、工控平台下使用USB移动存储设备来存储数据,扩充容量,在各种嵌入式平台下直接使用USB接口的应用设备可以扩展接口和方便操作。因此,嵌入式USB主机系统的研究顺应了IT业的发展,进一步体现了数据交换的移动性和便捷性,具有实用的价值和意义。如应用于数码相机,可作为存储扩展或直接驱动USB打印机打印相片。论文系统的分析和介绍了USB接口标准。根据嵌入式系统的特点,建立了基于USB OHCI的嵌入式USB主机系统模型,在此基础上实现了HID类和MassStorage类,验证了嵌入式系统接入HID类的鼠标设备,在资源相对有限的嵌入式系统上实现了对USB Mass Storage类设备(U盘)的读写控制,其中,还详细的研究和分析了FAT文件系统。最后,展望了USB接口发展的问题和方向。
张杰[7]2008年在《基于USB主机的USB-RS232接口转换器的设计与实现》文中提出通用串行总线(Universal Serial Bus,简称USB)从诞生至今已经十多年了。这十多年间,USB在不断完善,并走向成熟。其成本低、速度快、通用性强、可热拔插等诸多优点,得到了诸多厂商的认可。随着USB应用领域的扩大,如何将USB应用在工业领域,实现USB到标准工业接口(如RS232)之间的双向数据通信,成为新的研究课题。USB系统包括USB主机、USB设备和USB互联叁部分,其中USB主机是核心,要想实现USB接口到标准工业接口的双向数据通信就离不开USB主机。因此USB主机的开发是本课题研究的关键。本文研究的目的就是实现USB主机功能,使USB设备和RS232设备通过本系统能够通信;同时本系统也能够实现USB设备功能,将RS232接口设备能够映射成为USB接口设备。本文以SST公司的8位处理器89E58RDA为核心处理器,沁恒电子有限公司的CH375B作为USB主/从控制芯片,构建了主动/从动USB通信模块。通过对USB协议的认真研究,深入剖析了USB的系统体系、数据通信模型、数据包格式、USB标准描述符。并且对USB大容量存储设备(Mass Storage)类规范进行了仔细的分析,建立了USB与Mass Storage类设备之间的逻辑通信模型;实现了USB接口到RS232接口的双向数据通信。硬件上完成了各模块的原理图和PCB设计;在软件上,完成了系统核心驱动程序、USB主机的通信驱动程序以及设备驱动的设计。并且按照论文中的设计方法制作出了实验板。多次实验证明,本系统运行稳定,能够实现预期目标。本系统硬件设计方案具有成本低、功耗小、U盘识别率高等特点。
邓文婷[8]2008年在《基于ARM的嵌入式USB主/从接口设计》文中研究说明USB总线作为一种新型计算机总线,其即插即用、热插拔、接口体积小巧等优点给计算机外设连接技术带来重大变革。简单说来,USB系统包括:USB主机和USB设备。USB外设的开发和基于PC机的USB主机技术已经相当成熟。相对于PC机上的丰富资源,嵌入式系统中有限的资源给基于嵌入式系统的USB主机系统开发带来了很大难度。嵌入式USB系统的研究和开发将更进一步拓宽USB接口技术的应用领域。如何将USB应用到嵌入式领域,实现USB的点对点通讯,成为目前USB研究领域的热点。本系统中选用了Samsung公司的S3C4480芯片作为主CPU,使用Cypress公司的SL811HS芯片作为USB主机控制器,Philips公司的PDIUSBD12芯片作为USB接口芯片,构建了USB主/从控制系统。论文根据设计要求,首先分析了USB1.1协议,对USB的系统体系、数据通信模型、数据包格式、USB标准描述符进行了深入剖析;其次,在仔细分析SL811HS芯片的基础上,重点研究了USB大容量存储设备类规范和FAT32文件系统,进行了主控制器驱动程序和USB核心驱动程序的设计,并建立了USB主机与Mass Storage类设备之间的逻辑通信模型;论文也对USB接口芯片PDIUSBD12进行了深入分析,在进行固件设计的基础上,还深入研究了WindowsXP环境下基于WDM结构的USB驱动程序设计,完成了驱动程序和应用程序的设计。论文针对嵌入式USB系统进行了分析和研究,最终根据文中所提出的方案,设计了无操作系统的嵌入式USB主机和基于WindowsXP开发的USB从机系统。
宿勇[9]2009年在《Linux下USB Host Controller Driver的研究与实现》文中认为外部总线与外设接口作为嵌入式系统的重要组成部分,对整个系统的功能有着十分重要的影响。传统的外部总线与外设接口存在占用资源多、设备接入量少、不支持热插拔等缺点,在嵌入式系统中的应用有着较大的限制。USB总线融合了数据处理与通信技术,具有功能强大、应用范围广、实现成本低等特性,在嵌入式系统中得到了越来越广泛的应用。本论文主要研究嵌入式USB主机的设计,包括调度器设计、虚拟根HUB驱动设计相关方面的内容。论本的硬件平台:处理器为芯唐W90N745芯片(ARM7),USB2.0主机控制器芯片为北京数字太和科技有限公司的UTi1201,操作系统为uCLinux-2.6.9。UTI主机接口芯片UTi1201,兼容高速USB2.0接口,支持外接标准的USB设备,可以为主机增加多种USB应用。HCD驱动的完成能够很好利用Linux中现在有的各种设备驱动及上层驱动程序(如U盘的驱动、网卡的驱动、键盘、鼠标等的驱动程序),实现各种增值应用。使UTI的增值应用真正成为现实。本论文在分析USB规范、嵌入式USB主机的虚拟根HUB、传输调度机制及UTi1201工作机制的基础上,研究了嵌入式USB主机控制器传输调度器及中断处理程序的设计。调度器的设计是USB主机控制器驱动的主要部分,在分析HUB的设备枚举机制的基础上,讨论了UTi1201虚拟根HUB驱动的设计。最后还介绍了完成的Gadget驱动的工作。本论文还分析了USB中的UHCI驱动和USB子系统,及EHCI规范。比较详细的研究了其传输调度的实现。本论文最后完成的驱动程序能够和Linux中的USB子系统及其它上层各种类型的设备驱动配合支持各种USB设备,如U盘,鼠标,以及数字太和公司的UTI卡,性能基本满足公司的要求。驱动程序经本人测试,速度为S3C2410的USB控制器的5倍(约91Mbps)。驱动程序在使用的过程中性能稳定,无数据丢失的现象发生,并且成功地移植到了其它平台。
宋鹏[10]2005年在《嵌入式系统中USB接口技术应用研究与开发》文中研究表明计算机体系结构的发展正在由以“CPU”为中心向更加强调“总线”发展转变。CPU中心时期,计算机的开发以CPU为核心,为CPU制定一套标准,在设计外部设备和扩展体系结构时,受CPU制约。而目前比较强调总线发展的时期,顾名思义,通过制定不同的总线标准,去适用不同的场合,因为不同的总线体系都有一套自己的标准协议和外部设备。每一种新总线标准的出现或者是为了解决旧总线体系的缺点,或者是为了基于某种考虑来优化计算机的使用。USB总线标准的提出正是基于这个原因,用以解决传统总线标准的桎梏,引领新的计算机发展方向。而嵌入式USB系统的研究和开发更进一步拓宽了USB接口技术的应用领域,对嵌入式系统的开发带来了全新的天地。 在PC领域,伴随着USB技术的成熟,移动数据的交换和存储成为近年来IT行业的一个热点,USB既是数据交换的媒介,又是控制数据交换的核心机制。而随着USB应用领域的扩展,业界期望把USB应用到非PC应用领域,即嵌入式领域,实现USB点对点的通信。但由于认识到其基于主机的拓扑结构对诸如手机、PDA、数码相机以及其他嵌入式设备等便携设备来说有种种局限性,USB主机(USB Host)的嵌入式应用成为当今电子世界中的热门话题。从理论上说,在嵌入式系统中实现USB主机,在装载和解释USB协议栈,建立特定的设备类协议,就可以实现特定的嵌入式USB主机应用。但其主要的困难在于,在独立于操作系统之外,USB协议和其所支持的设备类协议以及所采用的相关的传输协议的复杂性以及对于计算机存储器、运算速度等的要求比较高,而嵌入式系统中除少量32位处理器以外,大量存在的是8位和16位CPU,支持USB协议和设备类协议将占用大量的系统资源。如何解决单片机的有限资源与支持复杂USB协议之间的矛盾,是构建嵌入式USB主机系统的关键所在,本课题便以此作为切入点,寻找并解决如何以最优的性价比,在资源稀少和无操作系统的嵌入式系统中,构建USB主机系统。 本课题理论与实践相结合。理论部分主要是对嵌入式系统的发展状况、趋势、需求和架构以及开发的方法和技术、USB协议栈及其设备类协议、USB数据通信结构和单片机的的体系结构等进行研究。实践部分主要是掌握开发工具,设计嵌入式USB Host模块的系统结构,搭建硬件电路,制作应用模块。编写基于W77E58单片机和USB主控芯片SL811HS的程序代码,精简USB协议,加载USB协议栈。
参考文献：
[1]. 可重用嵌入式USB主机驱动的设计与实现[D]. 柳荫. 上海交通大学. 2007
[2]. 嵌入式系统中USB HOST技术研究与实现[D]. 黄樱. 中南大学. 2008
[3]. 嵌入式USB主机系统研究与应用设计[D]. 王国强. 华中科技大学. 2006
[4]. 嵌入式USB主机系统研究与实现[D]. 肖潮琼. 华东师范大学. 2004
[5]. 嵌入式USB主机系统的设计研究[D]. 高鑫. 合肥工业大学. 2005
[6]. 嵌入式USB主机系统的研究与设计[D]. 刘海峰. 广东工业大学. 2008
[7]. 基于USB主机的USB-RS232接口转换器的设计与实现[D]. 张杰. 南京理工大学. 2008
[8]. 基于ARM的嵌入式USB主/从接口设计[D]. 邓文婷. 昆明理工大学. 2008
[9]. Linux下USB Host Controller Driver的研究与实现[D]. 宿勇. 中国地质大学（北京）. 2009
[10]. 嵌入式系统中USB接口技术应用研究与开发[D]. 宋鹏. 扬州大学. 2005
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