USB無線網絡適配器在系統(tǒng)中的應用
1.系統(tǒng)的總體實現(xiàn)
1.1系統(tǒng)的構成
系統(tǒng) CPU采用Samsung公司推出的帶有ARM7TDMI內核的S3C4510B作為CPU,RAM采用8M 32位SDRAM,ROM采用4M 16 位FLASH。帶有一個JTAG接口用于系統(tǒng)調試,一個RS-232串行端口用于終端調試,一個以太網控制器,一個USB主機控制器。系統(tǒng)硬件框圖如圖1-1:
圖1-1 系統(tǒng)硬件框圖
嵌入式主機采用uClinux操作系統(tǒng)。uClinux是縮微版的Linux,和Linux內核保持同步開發(fā)。不同之處在于uClinux不帶有內存管理單元(MMU),不能實現(xiàn)虛擬內存管理,比較適合嵌入式系統(tǒng)的需求。
由于CPU是ARM指令系統(tǒng),所以要在PC上用交叉編譯器重新編譯uClinux內核,產生基于ARM的uClinux內核二進制代碼。
在編譯之前要進行uClinux內核的配置工作,包括RAM、ROM的大小,地址空間的分配,外圍設備的支持。除此以外,最關鍵的工作就是實現(xiàn)USB主機控制器的驅動程序,這也是研究工作的重點。
2. USB 主機控制器
在介紹USB主機控制器驅動程序之前,先讓我們了解一下USB系統(tǒng)和USB主機控制器。
2.1 USB系統(tǒng)和USB主控制器的基本概念
在USB系統(tǒng)中,各種USB設備要與主機相連,就必須通過一個共同的接口接入主機。這個接口就是USB主機控制器(USB Host Controller)。HC是軟件、硬件以及固件的綜合,是USB拓撲的中心。
USB總線在物理上是一種以主機為根的樹狀分層星型拓撲,HUB作為分枝結點,USB設備作為葉子結點。在邏輯上,USB總線是以主機為中心的星型拓撲,HUB在邏輯上也看做為一個USB邏輯設備。在邏輯上,主機直接通USB邏輯設備通信,就好像沒有中間的HUB一樣。USB邏輯設備是指各種各樣的USB設備與主機連接所必須具有的最基本的標準接口,主機通過標準接口管理和配置所有的USB設備。
圖2-1是從USB主機客戶軟件到USB設備應用的通信流模型。
圖2-1 USB通信流模型
l 客戶軟件是為特定的USB設備服務的程序。USB只是一種總線協(xié)議,它的最終目的是為主機與外部設備之間提供方便快速的連接??蛻糗浖梢岳斫鉃橥獠吭O備的驅動程序及應用程序,而不屬于USB系統(tǒng)的一部分。它是USB系統(tǒng)的客戶,它與USB所連接的外部設備之間進行邏輯通信。
l USB系統(tǒng)軟件是在特定操作系統(tǒng)上支持的USB驅動程序,它獨立于具體的USB設備,也獨立于客戶軟件。
USB系統(tǒng)軟件包括USB驅動(USBD),主機軟件,和主機控制器驅動(HCD)。USBD提供USB驅動接口(USBDI)與客戶軟件通信??蛻糗浖ㄟ^I/O請求包(IRP)與USBD進行數(shù)據傳輸。同時,USBD還為客戶提供了一個抽象的USB標準設備用于USB設備的配置及控制,因為這樣的USB設備具有標準通道及標準控制。
主機軟件的功能類似于USBD,出現(xiàn)在某些操作系統(tǒng)中替代USBDI來支持設備的配置及驅動的加載。
l 主機控制器驅動用于主機控制器的控制,由主機控制器廠商提供。HCD與USB之間的接口為主機控制器驅動接口(HCDI)。這樣,USB系統(tǒng)就可以不關心主機控制器的具體實現(xiàn),從而支持了不同的主機控制器。
目前,應用于PC的USB1.1 HCDI有兩種實現(xiàn):一種是Intel制定的UHCI(Universal Host Controller Interface),另一種是Compaq、Microsoft 等聯(lián)合制定的OHCI(Open Host Controller Interface)。但是在嵌入式系統(tǒng)領域里,一般由廠商或開發(fā)人員實現(xiàn)HCI,而不屬于前兩個陣營。
2.2 SL811HST主機控制器
SL811HC是Cypress公司推出的專用于嵌入式系統(tǒng)的USB1.1規(guī)范主控制器芯片,可以工作在USB主控制器模式或者USB從控制器模式。
同基于PC的主控制器芯片不同,SL811HC直接實現(xiàn)了與MCU的時序粘連邏輯,而前者大多提供PCI接口。圖2-2是SL811HC的功能框圖
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