嵌入式系統(tǒng)中usb接口技術(shù)應(yīng)用研究與開發(fā)

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1、揚州大學(xué)碩士學(xué)位論文嵌入式系統(tǒng)中USB接口技術(shù)應(yīng)用研究與開發(fā)姓名：宋鵬申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：竇振中20050401摘要計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展正在由以“CPU”為中心向更加強(qiáng)調(diào)“總線”發(fā)展轉(zhuǎn)變。CPU中心時期，計算機(jī)的開發(fā)以CPU為核心，為CPU制定一套標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計外部設(shè)備和擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)時，受CPU制約。而目前比較強(qiáng)調(diào)總線發(fā)展的時期，顧名思義，通過制定不同的總線標(biāo)準(zhǔn)，去適用不同的場合，因為不同的總線體系都有一套自己的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和外部設(shè)備。每一種新總線標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)或者是為了解決舊總線體系的缺點，或

2、者是為了基于某種考慮來優(yōu)化計算機(jī)的使用。USB總線標(biāo)準(zhǔn)的提出正是基于這個原因，用以解決傳統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)的桎梏，引領(lǐng)新的計算機(jī)發(fā)展方向。而嵌入式USB系統(tǒng)的研究和開發(fā)更進(jìn)一步拓寬了USB接口技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)帶來了全新的天地。在PC領(lǐng)域，伴隨著USB技術(shù)的成熟，移動數(shù)據(jù)的交換和存儲成為近年來IT行業(yè)的一個熱點，USB既是數(shù)據(jù)交換的媒介，又是控制數(shù)據(jù)交換的核心機(jī)制。而隨著USB應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，業(yè)界期望把USB應(yīng)用到非PC應(yīng)用領(lǐng)域，即嵌入式領(lǐng)域，實現(xiàn)USB點對點的通信。但由于認(rèn)t}{到其基于主機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對

3、諸如手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)以及其他嵌入式設(shè)備等便攜設(shè)備來說有種種局限性，USB主機(jī)(USBHost)的嵌入式應(yīng)用成為當(dāng)今電子世界中的熱門話題。從理論上說，在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)USB主機(jī)，在裝載和解釋USB協(xié)議棧，建立特定的設(shè)備類協(xié)議，就可以實現(xiàn)特定的嵌入式USB主機(jī)應(yīng)用。但其主要的困難在于，在獨立于操作系統(tǒng)之外，USB協(xié)議和其所支持的設(shè)備類協(xié)議以及所采用的相關(guān)的傳輸協(xié)議的復(fù)雜性以及對于計算機(jī)存儲器、運算速度等的要求比較高，而嵌入式系統(tǒng)中除少量32位處理器以外，大量存在的是8位和16位CPU，支持USB協(xié)議和設(shè)備類協(xié)

4、議將占用大量的系統(tǒng)資源。如何解決單片機(jī)的有限資源與支持復(fù)雜USB協(xié)議之問的矛盾，是構(gòu)建嵌入式USB主機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，本課題便以此作為切入點，尋找并解決如何以最優(yōu)的性價比，在資源稀少和無操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中，構(gòu)建USB主機(jī)系統(tǒng)。本課題理論與實踐相結(jié)合。理論部分主要是對嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r、趨勢、需求和架構(gòu)以及開發(fā)的方法和技術(shù)、USB協(xié)議棧及其設(shè)備類協(xié)議、USB數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)和單片機(jī)的的體系結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究。實踐部分主要是掌握開發(fā)工具，設(shè)計嵌入式USBHost模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，搭建硬件電路，制作應(yīng)用模塊。編寫基于W77

5、E58單片機(jī)和USB主控芯片SL811HS的程序代碼，精簡USB協(xié)議，加載USB協(xié)議棧。Il利用開發(fā)工具編譯、運行和調(diào)試程序，對系統(tǒng)進(jìn)行測試、改進(jìn)和完善。把嵌入式USBHost模塊應(yīng)用到實際系統(tǒng)中去。論文共分5章，第一章概述，簡述嵌入式系統(tǒng)的歷史發(fā)展及其趨勢、嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)特點、主要技術(shù)支撐以及本文的研究意義、內(nèi)容等。第二章USB協(xié)議簡介，介紹USB協(xié)議中與嵌入式USBHost編程密切相關(guān)的部分協(xié)議。第三章嵌入式USBHost的系統(tǒng)設(shè)計，首先分析和比較現(xiàn)有的幾種解決方案的優(yōu)缺點，然后提出一種基于8位MCU的可行

6、解決方案的設(shè)計。第四章嵌入式USBHost的具體實現(xiàn)，這是本文的核心內(nèi)容。本章首先給出系統(tǒng)的硬件原理圖，并對原理圖中的主要芯片予以說明；其次，對USB主控芯片SL811HS的初始化、驅(qū)動程序的編寫等作詳細(xì)的介紹；再次，USB協(xié)議棧的裁減和特定設(shè)備類協(xié)議的實現(xiàn)；最后，是系統(tǒng)測試。第五章嵌入式USBHost的應(yīng)用，給出嵌入式USBHost在嵌入式系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：USBHost，單片機(jī)，SL811HS，嵌入式，移動存儲————————————————————————————．—————————————．———

7、——————————————————————————————————————————J1AbstractThedevelopmentofcomputerarchitectureisshiftingfromthe“centerofCPU”periodtothe“centerofBUS”periodInthe“centerofCPU”period．thedevelopmentofcomputercenteredOntheCPUandinstitutedrelatedstandardsforCPU，Thedesigno

8、fperipheralequiFlmentandtheextendingofarchitecturearerestrictedwithinnarrow1imits．whereast11e“centerofBUS”period，iustasitsnalneimplies，itconstituteddifferentbusstandardstobeappliedindiffe