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32 位ARM 嵌入式系统扩展USB 接口设计

作者:时间:2010-04-08来源:网络收藏
常用的主机与外设的高速通信有LPT 并行口、、1394 及10/100M 以太网等。RS232 不适合高速数据传送,1394 需要专门的适配器接口成本过高,一般较少使用, 接口被广泛用于高、中、低不同速度设备与主机通信,2.0 的最高速度可达480Mb/s, 可传送高清晰数字视频码流,完全可以替代1394 接口,USB 与以太网接口相比,采用主从结构,有即插即用特性,驱动程序丰富,互操作性好等优点。
USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口是1994 年Intel、Microsoft 等多家公司联合推出的计算机外设互连总线协议。USB 接口支持1.5Mb/s、12Mb/s 和480Mb/s 的数据传输速率,支持控制、中断、批量与实时4 种数据传输模式,让外围设备可以有弹性的选择。不管是交换少量或是大量的数据,还是有无时效的限制,都有合适的传输类型。USB的实时同步数据传输模式适合于高速实时音视频数据流的传送。
基于(Advanced RISC Machines)处理器的32 位嵌入具有极高运算速度和大容量的数据处理能力,常需要高速接口与其他设备通信,为此本文讨论基于S3C44B0X7 处理器的USB 接口(设备端)的技术方案。

1 USB 接口原理
USB1.1 规范将USB 分为5 部分:控制器、控制器驱动程序、USB 芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB 设备的客户端驱动程序。
(1) 控制器(Host Controller)主要负责执行由控制器驱动程序发出的命令。
(2) 控制器驱动程序(Host Controller Driver), 在控制器与USB 设备间建立通信管道(Pipe)。
(3) USB 驱动程序(USB Driver),提供对不同USB 设备及芯片的支持。
(4) USB 设备(USB Device), 有两类USB 设备:一类称为功能设备(Function),另一类是称为USB 集线器(HUB),可以连接多个USB 设备。
(5) USB 设备驱动程序(Client Driver Software)及特定应用程序。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/151956.htm



主控制器的驱动软件由操作支持,USB 设备开发人员一般只需编写客户驱动程序,实现特定功能,设备端所有功能软件需要全面
USB 的四种数据传输模式分别是:控制型传输、中断型传输、批量型传输、实时型传输。第一种在缺省通道中传输USB 接口本身的配置等控制信息,后面三种用于功能部件传输数据。中断型用于键盘等的异步输入输出少量数据传输,批量传输主要用于象硬盘等块设备的数据传输,在中断和批量的传输过程中要传递交互握手信号,确保数据准确无误。
实时传输对带宽有严格要求,但允许有一定误码,省去了交互握手信号的传递,常用于音视频码流数据传输。四种类型数据都按带宽要求分配在1ms 一帧的数据帧内进行传输,USB1.0 实时传输可得到的最大带宽10.24Mbps。

2 USB 接口
要满足高性能嵌入式系统的要求,USB接口必须选择高性能USB控制器芯片,Philips公司的PDISUBD12 USB器件,是与微处理器配合使用的高性能USB接口器件,性价比很高。PDIUSBD12主要特性有:
(1) 符合USB 1.1 技术规范;
(2) USB控制器并行接口与处理器间的数据传输速度高达2M 字节/秒;
(3) 在批量模式和同步模式下均可实现1M 字节/秒的数据传输速率;
(4) 集成了FIFO存储收发器,支持DMA 操作;
(5) 内置时钟倍频PLL电路,可编程时钟频率输出;
(6) 多中断模式实现批量和同步传输;

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