基于单片机的嵌入式USB主机系统的实现

2．3 软件层次划分

从嵌入式USB主机的软件层次划分来看，系统软件主要包括主控制器驱动程序、USB核心驱动程序，以及用户软件；从功能划分来看，系统软件可分为以下几个部分：

1.主CPU与各系统模块的初始化程序设计

实现主CPU及各系统模块的初始化，包括实现I2C接口的LED显示、键盘、时钟芯片以及主CPU与USB主机控制芯片之间的数据通信功能。

2.USB主机系统软件的实现

主要完成核心驱动程序的功能，具体来说就是实现USB的4种基本数据的传输方式，实现USB设备的枚举过程，并获取USB设备的描述符等。这些功能都可以通过读写主控制器寄存器来完成。因此，系统中只需分别定义一个读寄存器函数和写寄存器函数，然后以此函数为基础来构成各功能子函数，实现数据传输、设备枚举以及获取描述符等各种操作。

3.Mass Storage类协议的程序设计

实现Mass Storage设备类中Bulk-Only传输协议和Mass Storage类中UFI子类的各种请求命令，对设备进行各种访问和读写操作。

4.应用程序设计

主要实现FAT文件系统。可根据FAT文件系统的基本体系，通过Mass Storage类协议中的UFI子类命令和标准的设备请求命令与设备的Flash闪存建立连接关系，并在USB主机系统中建立磁盘的空间结构，定义 MBR， DBR的数据结构，建立FAT表，FDT表，实现对文件系统进行读取等操作功能即可。

系统的软件设计即可按照上述的4个功能模块来依次构建。

3结束语

本设计建立了基于单片机的嵌入式USB主机系统，该系统实现了USB协议中的Mass Storage类协议和精简的FAT文件系统，能够对U盘中的文件数据进行读写，完成相应的文件操作等各种功能。结果表明：利用该嵌入式USB主机系统对具体U盘中的文件进行读操作时，平均速度为60～80KB/S，对之进行写操作时，平均速度为40～50KB/S。该系统真正实现了便携式，摆脱了PC机对USB设备的控制，无需PC主机即可对USB设备进行读写操作，具有广阔的应用前景。程序主要采用C语言编写，因此它可以很方便地移植到其它处理器中。

本文创新之处：目前，市场上脱离PC对U盘操作的单纯产品很少，而且有些此功能的产品都有一定的应用背景。本设计开发了U盘对拷器，留有扩展口，可作U盘对拷器用，也可在此基础上作二次开发。

参考文献
[1] 王成儒.USB 2.0原理与工程开发[M].北京：国防工业出版社，2004.1
[2] 伊勇，王洪成.单片机开发环境uVision2使用指南及USB固件编程与调试[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004.11
[3] 李群芳 张士军编.单片微型计算机与接口技术（第2版）[M].西安：电子工业出版社，2005.1
[4] 郭文彬 孙智权等. 基于NiosⅡ的usb接口模块设计[J]．微计算机信息，2006,10-2:278-279。