基于mClinux的嵌入式USB接口设计

基于mClinux的嵌入式USB接口设计

引言

USB接口硬件设计

ISP1581概述和设计分析

了解了芯片引脚的使用方法，则可以设计出它和S3C4510B的连接电路，如图1所示。

USB接口软件设计

USB系统有三个基本组件：主控制器驱动程序HCD、USB驱动程序USBD和主机软件。在嵌入式操作系统中，USB驱动程序和操作系统内核的框图如图3所示，其中USB类驱动程序可以分别驱动两种类型的控制器UHCI和OHCI。当PCI枚举器发现USB主机控制器后，就会装入相关的驱动程序。在此基础上开发驱动程序，实际上就是USB功能驱动程序，即是控制一个给定的功能设备。本项目中的信息家电组网，是用USB总线组建的家居网络，连接到USB设备的每一种类型的功能单元都必须要有功能驱动程序。

在mClinux系统内核中有USB子系统，它的作用是提供支持USB设备驱动程序的API和USB的主机驱动程序。它提供了许多数据结构、宏定义和功能函数来对硬件或设备进行支持。在mClinux下编写USB设备的驱动程序，从严格意义上讲，就是使用这些USB核心的子系统定义的数据结构、宏和函数来编写数据的处理功能。

一般来说，在mClinux环境中编写USB分为如下几个部分。

向系统注册和注销驱动子程序

在mClinux系统里，通过调用register_chrdev向系统注册字符型设备驱动程序。还需定义一个__init usbdriver_init（void）的注册函数，如下：

int __init usbdriver_init（void）

{ int rc;

rc = register_chrdev（usbdevice _Major， “usbdevice”， &usbdriver_fops）;

return rc; }

return 0; }

中断服务子程序

ssize_t （*read） （struct file *， char *， size_t， loff_t *）;

ssize_t （*write） （struct file *， const char *， size_t， loff_t *）;

int （*readdir） （struct file *， void *， filldir_t）;

unsigned int （*poll） （struct file *， struct poll_table_struct *）;

int （*open） （struct inode *， struct file *）;

int （*release） （struct inode *， struct file *）;

int （*fsync） （struct file *， struct dentry *）;}

通过已注册在系统/dev目录下的设备文件，把设备映射为一个特别文件，其它程序使用这个设备的时候，只要对此特别文件进行I/O操作就可以了。当用户调用时，因为进程的运行状态由用户态变为核心态，地址空间也变为核心地址空间。此时，read、write中参数buf指向用户程序的私有地址空间，所以不能直接访问，必须通过memcpy_fromfs、memcpy_tofs系统函数来访问用户程序的私有地址空间。

结语

鉴于USB的诸多优点和灵活的数据传输方式，嵌入式USB设备必将在信息家电、工控等领域得到更广阔的应用。本文从硬件接口设计和驱动程序编写两个方面对嵌入式设备中USB的设计做了简要的介绍，研究成果已经用在基于USB总线的智能家居网络中，测试结果表明该接口运行正常，数据传输等各方面均达到了技术标准要求。

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