嵌入式系统中usb接口技术应用研究与开发

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1、扬州大学硕士学位论文嵌入式系统中USB接口技术应用研究与开发姓名：宋鹏申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：窦振中20050401摘要计算机体系结构的发展正在由以“CPU”为中心向更加强调“总线”发展转变。CPU中心时期，计算机的开发以CPU为核心，为CPU制定一套标准，在设计外部设备和扩展体系结构时，受CPU制约。而目前比较强调总线发展的时期，顾名思义，通过制定不同的总线标准，去适用不同的场合，因为不同的总线体系都有一套自己的标准协议和外部设备。每一种新总线标准的出现或者是为了解决旧总线体系的缺点，或

2、者是为了基于某种考虑来优化计算机的使用。USB总线标准的提出正是基于这个原因，用以解决传统总线标准的桎梏，引领新的计算机发展方向。而嵌入式USB系统的研究和开发更进一步拓宽了USB接口技术的应用领域，对嵌入式系统的开发带来了全新的天地。在PC领域，伴随着USB技术的成熟，移动数据的交换和存储成为近年来IT行业的一个热点，USB既是数据交换的媒介，又是控制数据交换的核心机制。而随着USB应用领域的扩展，业界期望把USB应用到非PC应用领域，即嵌入式领域，实现USB点对点的通信。但由于认t}{到其基于主机的拓扑结构对

3、诸如手机、PDA、数码相机以及其他嵌入式设备等便携设备来说有种种局限性，USB主机(USBHost)的嵌入式应用成为当今电子世界中的热门话题。从理论上说，在嵌入式系统中实现USB主机，在装载和解释USB协议栈，建立特定的设备类协议，就可以实现特定的嵌入式USB主机应用。但其主要的困难在于，在独立于操作系统之外，USB协议和其所支持的设备类协议以及所采用的相关的传输协议的复杂性以及对于计算机存储器、运算速度等的要求比较高，而嵌入式系统中除少量32位处理器以外，大量存在的是8位和16位CPU，支持USB协议和设备类协

4、议将占用大量的系统资源。如何解决单片机的有限资源与支持复杂USB协议之问的矛盾，是构建嵌入式USB主机系统的关键所在，本课题便以此作为切入点，寻找并解决如何以最优的性价比，在资源稀少和无操作系统的嵌入式系统中，构建USB主机系统。本课题理论与实践相结合。理论部分主要是对嵌入式系统的发展状况、趋势、需求和架构以及开发的方法和技术、USB协议栈及其设备类协议、USB数据通信结构和单片机的的体系结构等进行研究。实践部分主要是掌握开发工具，设计嵌入式USBHost模块的系统结构，搭建硬件电路，制作应用模块。编写基于W77

5、E58单片机和USB主控芯片SL811HS的程序代码，精简USB协议，加载USB协议栈。Il利用开发工具编译、运行和调试程序，对系统进行测试、改进和完善。把嵌入式USBHost模块应用到实际系统中去。论文共分5章，第一章概述，简述嵌入式系统的历史发展及其趋势、嵌入式系统的技术特点、主要技术支撑以及本文的研究意义、内容等。第二章USB协议简介，介绍USB协议中与嵌入式USBHost编程密切相关的部分协议。第三章嵌入式USBHost的系统设计，首先分析和比较现有的几种解决方案的优缺点，然后提出一种基于8位MCU的可行

6、解决方案的设计。第四章嵌入式USBHost的具体实现，这是本文的核心内容。本章首先给出系统的硬件原理图，并对原理图中的主要芯片予以说明；其次，对USB主控芯片SL811HS的初始化、驱动程序的编写等作详细的介绍；再次，USB协议栈的裁减和特定设备类协议的实现；最后，是系统测试。第五章嵌入式USBHost的应用，给出嵌入式USBHost在嵌入式系统中的具体应用。关键词：USBHost，单片机，SL811HS，嵌入式，移动存储————————————————————————————．—————————————．———

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

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