基于S3C44B0XARM7处理器的嵌入式统扩展USB接口的技术方案

基于S3C44B0XARM7处理器的嵌入式统扩展USB接口的技术方案

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。

（3） USB 驱动程序（USB Driver），提供对不同USB 设备及芯片的支持。

（5） USB 设备驱动程序（Client Driver Software）及特定应用程序。

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 嵌入式系统USB 接口设计

要满足高性能ARM嵌入式系统的要求，扩展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；

（6） 多中断模式实现批量和同步传输；

3 ARM 端USB 设备程序

操作USB 芯片的接口函数的宏定义为：

typedef unsigned short int U16 ;

#define pD12_DAT （ （ U16 *） 0x02000000 ） //指向D12 数据寄存器指针

#define D12WriteData（ data ） （* pD12_DAT = （U16）（data） & 0xff ）

#define D12ReadData（） （* pD12_DAT & 0xff ）

4 音频码流USB 设备驱动程序

Windows2000 中各种USB 设备客户驱动程序结构框架基本相同，可以从Windows2000DDK 中获得USB 设备驱动程序范例代码，对范例代码作少量修改就可以满足特定功能需要。图1 显示了驱动程序各层间的数据传递关系，底层USB 主控制器驱动程序（USB Host Driver）由操作系统提供支持，设备驱动程序只需要对USB Host Driver 上传的I/O 数据包IRP 作出响应，并把要输出数据以IRP 形式下传给USB Host Driver 即可。

在ISO（实时型）模式下传输音频码流，USB 客户程序除了WDM（Windows Driver Model）驱动常规处理外，必须计算好带宽，并为驱动程序在非分页存储区内分配好环行缓冲区（Ringbuffer），以便USB 主控制器可以不间断输出实时数据。RingBuffer 的大小按下式

计算：

每帧字节数 × 每缓冲帧数 × 缓冲区数 ；

每传完一缓冲区，USB Host Driver 回调（CallBack）一次客户驱动程序，USB 带宽按每1ms 传送1 帧数据来分配，要实现8kHz 采样频率、8bits 编码的音频PCM 码流传输，帧数据包大小必须设为8Bytes，若设置4 个缓冲区交替工作，每缓冲区分20 帧传送， 则RingBuffer 的大小为640Bytes，那么USB 主控制器每20ms 的频率中断回调一次客户驱动程序是合适的。

5 结束语

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