引 言
USB" target="_blank">USB(Universal Serial Bus)是通用串行總線的縮寫，因其具有方便易用,，動態(tài)分配帶寬,，容錯性優(yōu)越和高性價比等特點,，現(xiàn)已成為計算機的主流接口。
隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,，各種小型終端需要開發(fā)出與外界聯(lián)系的USB接口,。目前，常用的技術(shù)有兩種,?；趩纹瑱C的USB接口，特點是需要外置芯片,，電路復(fù)雜,，留下的CPU資源不多；基于ARM的USB接口,，特點是資源豐富，但ARM系列產(chǎn)品較多,，如果選型不當,，還需要搭接較多的外圍電路，且不能很好地發(fā)揮CPU性能,。
該設(shè)計采用三星公司ARM9核的S3C2440A芯片作為CPU,，因為該芯片內(nèi)部集成了控制USB的所有部件，外圍電路簡單,，易于實現(xiàn),。
1 S3C2440A特點
S3C2440A的CPU部分主要集成了電源模塊、復(fù)位和時鐘模塊,、觸摸屏和小鍵盤模塊,、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器模塊。同時提供如下豐富的外圍接口：同步存儲器(SDRAM)和NAND FLASH控制接口,，可擴展到1 GB的存儲的空間,；4個DMA通道和24個中斷端口；能控制STN LCD和TFT液晶屏顯示,，支持觸摸屏功,；USB接口A型和B型各一個；3個串行口,、I2C,，SPI，I2S等接口,；帶AC97音頻接口,；具備SD卡、數(shù)碼相機接口和網(wǎng)絡(luò)接口,。
S3C2440A還具備多種工作模式,，管腳為17×17方型分布,，橫向從左1到右17編號，縱向從下A到上U編號,，分類為A1～A17,，B1～B17，C1～C17依此類推到U1～U17,。這些管腳所對應(yīng)的功能并不是惟一的,，通常只要使能變化，S3C2440A就能實現(xiàn)不同的控制功能,。該設(shè)計涉及到的S3C2440A,，其管腳如表1所示分為3類。
2 實現(xiàn)USB方案的硬件電路
2．1 USB接口電路
由于S3C2440A內(nèi)部集成了USB控制器,，所以接口電路比較簡單,，其原理如圖1所示。
2．3 電源電路
由于S3C2440A芯片的管腳對電壓提出了不同要求,，所以需要完成電源的變壓,，其原理如圖3所示。
3 驅(qū)動程序的研究
按USB接口,，其設(shè)備結(jié)構(gòu)可分為USB Host(主機)和USB Device(外部設(shè)備),。USB主機控制USB設(shè)備進行通信，而主機與主機之間,，或USB設(shè)備與USB設(shè)備之間是不能通信的,。
3．1 USB主機
USB主機的功能通常包含以下幾個部分：驗證USB設(shè)備是否安插好或拔除；控制USB主機與設(shè)備兩者中的數(shù)據(jù)流,；返回USB主機的所顯狀態(tài),。
USB系統(tǒng)軟件由以下3個部分組成：主機控制器驅(qū)動(HCD)、USB驅(qū)動(USBD),、主機軟件(Host Software),。主機控制器所具備的功能如表2所示。HCD和USBD包含基于不同抽象層次的軟件接口,，兩者以一定的方式協(xié)同完成任務(wù),，用以實現(xiàn)USB系統(tǒng)的功能。它們的任務(wù)差別沒有具體定義,，然而HCD要具備的一項功能就是必須支持多種不同主機控制器芯片,。在一些操作系統(tǒng)中，當系統(tǒng)必須實現(xiàn)某些基本功能時,，可由Host Software實現(xiàn),。
3．2 USB傳輸類型
USB定義了4種傳送類型：控制傳送、同步傳送、中斷傳送,、批傳送,。其中，控制傳送是指可靠的,、非周期性的,、突發(fā)的，并由主機客戶軟件所發(fā)起的通信,，主要應(yīng)用于控制命令和狀態(tài)信息的傳送,；同步傳送是指在主機和設(shè)備之間周期性的、連續(xù)的通信,，一般用于傳送時實信息,，這種類型保留了將時間概念包含于數(shù)據(jù)的能力，但傳送并不一定很緊急,；中斷傳送是指少量數(shù)據(jù)的,、低速的、周期的傳送,；批傳送是指非周期的,、大量的、可靠的傳送,，其典型應(yīng)用在于傳送那些可以利用帶寬的數(shù)據(jù)。
3．3 USB設(shè)備請求
USB設(shè)備應(yīng)通過缺省控制管道(Default Control Pipe)響應(yīng)來自主機的請求命令,。這些請求是通過使用控制傳輸來完成的,。請求及請求的參數(shù)通過Setup包發(fā)向設(shè)備，由主機負責(zé)設(shè)置Setup包內(nèi)的每個域的值,。USB設(shè)備請求包含的請求類型有三種：標準,、廠商和設(shè)備類。標準請求用來完成設(shè)備的枚舉過程,；廠商請求用來完成使用者自己定義的請求,；設(shè)備類請求指的是某些特定的USB設(shè)備類所傳輸出的請求，例如打印機類就屬于這一類,。設(shè)備請求要求有嚴格的定義,，包含的內(nèi)容有類型、設(shè)備請求,、值,、索引和長度。
3．4 USB驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)
S3C2440A芯片支持USB1．1協(xié)議和USB 2．0協(xié)議,。該設(shè)計是針對USB Host(主機,，A型)，并基于USB 1．1協(xié)議編寫的,。程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蛉鐖D4所示,。
驅(qū)動程序的編寫主要分為以下幾個部分考慮：硬件提取層,、中斷服務(wù)程序、標準設(shè)備請求和主循環(huán),。硬件提取層實現(xiàn)的是S3C2440A對I／O端口直接的讀寫操作,；中斷服務(wù)程序處理各種中斷，包括總線任務(wù)上的請求,；標準設(shè)備請求完成主機送來的各種標準請求,，用于完成各種枚舉請求；而主循環(huán)則負責(zé)完成前臺的數(shù)據(jù)采集等工作,，所有的任務(wù)結(jié)束后都要回到主循環(huán)上去,。
4 結(jié) 語
該設(shè)計采用三星公司ARM9的S3C2440A芯片作為CPU，比原來基于單片機的模式,，外圍電路簡單,，容易可靠地實現(xiàn)嵌入式終端的USB接口功能。在調(diào)試中,，用到的嵌入式開發(fā)板GEC2440A套件還提供了串口工具DNW,。用這一工具可以檢測驅(qū)動程序的正確與否，如：程序編寫無誤,，則DNW串口會提示“USB IS CONNECT”,。由于S3C2440A芯片功能豐富，如處理器可提高運算速度,，LCD可人機交互,，網(wǎng)口可連接因特網(wǎng)，所以開發(fā)出的嵌入式終端不但可提升整體性能,，還為日后的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),。