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嵌入式系统中USB控制的

发布时间:2019-10-14 07:51:02

  嵌入式系统中USB控制的Host/Slave模式的应用 - 通信/络 - 电子工程

  目前,USB 设备产品的应用非常广泛,但市场上能够提供Host/Slave两种模式的USB控制芯片并不多,本系统采用CYPRESS公司的SL811HST芯片作为USB接口的控制芯片,实现Host/Slave两种工作模式。

  系统介绍

  本系统是以三星公司的S3C44B0X为嵌入式处理器,mClinux为操作系统的专用PDA,通过无线方式实现与上位机的通信,同时也可通过USB接口直接控制USB打印机输出。其中USB控制芯片采用CYPRESS公司的SL811HST芯片,它有两种工作模式Host/Slave。模式的改变是由该芯片M/S脚的电平值决定,其值可以通过软件设置来改变。当置M/S脚为低电平时,它是Host模式,可以直接控制打印机;当置M/S脚为高电平时,它是Slave模式,可以下载PC的最新资料,同时可对PDA充电电池充电。

  硬件设计

  三星公司的S3C44B0X是一款专为手持设备和通用设备而设计的,16/32位RISC 结构的嵌入式处理器。

  CYPRESS公司的SL811HST是嵌入式的USB 主机或外设接口控制器。其基本功能如下:

  1) 支持USB 1.1 的全速和低速设备;

  2) 虚拟的外部总线,使得仅需占用和外接CPU 的1 根地址线A0,数据线为8位;

  3) 16 个内部寄存器,可以对USB Host 进行充分的控制;内部多达256 字节的RAM,为USB 传输建立了足够的缓冲区;

  4) 操作电压为3.3V,但是I/O 端口为5V Tolerant,因此可以自由地和5V 或3.3V 的CPU 系统连接;

  5) 可接12MHz 或48MHz外置晶振,对其操作通过16个寄存器来完成。

  GPE5是Host/Slave模式控制管脚,它同时同步控制USB接口的负载方式。GPE4口可以监视USB接口上是否有主USB设备插入,如果有,VUSB为高电平;没有则为低电平。GPE3口用于显示USB设备是否处于就绪或相应的Host/Slave模式工作状态

  软件设计

  在Linux操作系统中,驱动程序的加载方式为:

  1) 将驱动程序作为可加载的模块(Module),在系统超级用户(Root)权限下使用insmod命令动态加载,使之成为系统核心的一部分。对于USB 设备而言,由于可热插拔,一般采用模块化的设备驱动程序。

  2) 将设备驱动程序的源代码加进系统内核,编译移植到嵌入式系统,系统启动后将自动加载驱动。USB 协议栈程序一般采用这种方法加入内核,进而产生一个叫做“USB 核心”的子系统。这个子系统提供了许多数据结构、宏定义、功能函数和应用程序接口(API)来对硬件或设备进行支持。

  本系统就是采用第二种方式加载USB驱动的。由于本系统的mClinux包来自于英蓓特公司的包,因此节省了很多工作,具体编译过程如下:

  1) 在mClinux内核的USB驱动目录中添加如下三个文件:sl811h-usb.c 、sl811h.h、 sl811husb.h。这两个头文件中主要定义了一些关于811HS/T寄存器的宏。

  2) /uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/文件。

  首先在文件开头添加如下语句:

  dep_tristate 'Support for USB' CONFIG_USB $CONFIG_PCI

  if [ $CONFIG_USB = y -o? $CONFIG_USB = m ]; then

  ?? bool '? USB verbose debug messages' CONFIG_USB_DEBUG

  comment 'Miscellaneous USB options'

  ?? bool '? Preliminary USB device filesystem' CONFIG_ USB_DEVICEFS

  ?? if [ $CONFIG_ EXPERIMENTAL = y ]; then

  ????? bool '? Enforce USB bandwidth allocation (EXPERIMENTAL)' CONFIG_USB_BANDWIDTH

  ?? else

  ??? define_bool CONFIG_USB_ BANDWIDTH n

  ?? fi

  ?? bool '? Long timeout for slow-responding devices (some MGE Ellipse UPSes)' CONFIG_USB_ LONG_TIMEOUT

  fi

  然后在makefile文件中添加

  ifeq ($(CONFIG_USB_ DEBUG),y)

  ?????? L_OBJS+=sl811h-usb.o

  endif

  最后在/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/sl811h_usb.c文件中添加如下代码:

  #ifdef CONFIG_USB_DEBUG

  ?????? #define DEBUG

  #else

  ?????? #undef DEBUG

  #endif

  #SL811HS/T----- USB Host Controller driver

  INCLUDEDIR = /usr/src/linux/include

  CFLAGS = -D__KERNEL__ -DMODULE -O -Wall -

  static -I$(INCLUDEDIR)

  VER = $(shell awk -F\ '/REL/ {print $$2}'

  $(INCLUDEDIR)/linux/version.h)

  all:sl811h-usb.o

  sl811h-usb.o:l811h.h

  gcc sl811h-usb.c -c $(CFLAGS)

  # End this file

  3) 在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/dev中增加一个设备文件。因为USB设备主要都是通过快速串行通讯来读写数据, 故一般作为字符设备。在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/devfs 下执行:

  mknod usb0 c 127 0

  mknod usb1 c 127 1

  4) 执行make xconfig,用户内核设置选择y。

  5) 执行make dep。

  6) 执行make。USB设备驱动程序被编译进mClinux内核,包含在n文件中。

  在嵌入式系统启动时,USB设备驱动就自动执行了。

  结语

  本设计以mClinux嵌入式操作系统为平台,充分发挥了SL811HST芯片的Host/Slave两种模式的作用,使其在实际使用中非常方便。随着嵌入式USB设备Host/Slave模式的研发,USB设备的使用会更加普及。

  信息来源:武汉科技大学计算机科学与技术学院

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