嵌入式系统下usb2.0系统的设计与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文嵌入式系统下USB2.0系统的设计与实现姓名：刘毅申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：曹其新20030201上海交通大学硕士学位论文摘要嵌入式系统下的USB2．0系统的设计与实现摘要USB是一种计算机与外设的接口标准，由于USB具有速度较快、功耗低、支持即插即用、使用方便等优点，短短几年间，已成为计算机的标准接口，广泛的应用于计算机及各种嵌入式系统。随着USB设备和USB用户对传输速度要求的提高，原先的USBl．1标准已经无法满足需要，最终导致了USB2．0标准的诞生。USB2

2、．0把USB的带宽提高到原来的40倍，大大扩展了USB的应用领域。USB的整个体系包括USB主机、USB设备和USB集线器三个部分，其中前两个部分是重点。本文着眼于最新的USB2．0技术，提出了嵌入式系统下USB主机和USB设备的设计思路，阐述了具体的实现过程。一、USB2．0主机系统的设计与实现。以受富士施乐公司委托开发的USB2．0系统驱动程序的项目为背景，研究了嵌入式系统下的USB2．0主机系统的软件体系结构。所设计USB2。0系统驱动程序是世界上第一个基于VxWorks的USB2．0的主机系统，其成果直

3、接应用于富士施乐公司的打印机控制器。整个驱动程序分为主机模块、EHCI主机控制器驱动模块、OHCI主机控制器驱动模块、接口模块、内存管理模块、硬件模块六个部分。文章使用UML等软件描述方法，详细说明了各个模块的设计目的、设计思想，主要流程以及与其它模块的接口。文章还介绍了使用USB2．0硬盘以及富士施乐USB2．0接口卡对USB2．0系统驱动程序进行上海交通大学硕士学位论文摘要测试的方法、过程和结果，并对结果进行了分析。测试的结果充分证明USB2．0系统驱动程序完全达到了设计的目标，可以高速，稳定的进行USB2

4、．0数据传输。二、USB2．0设备系统的设计与实现。以研制USB2．0通讯接口的项目为例，阐述USB2．0设备体系结构，说明了USB2．0通讯接口设计与实现的全过程。USB2．0通讯接口的出现为嵌入式系统提供了PCI卡之外的又一种高速的与计算机交互的方式。与PCI卡相比较，它具有速度较快，软硬件设计简单，使用方便的特点，具有非常广泛的应用前景。文章首先进行了方案比较与选择，然后详细阐述了USB2．0通讯接口及相关的测试系统的软、硬件设计的结构、思路、特点以及实验与测试的方法。整个系统分为三个模块，USB2．0通

5、讯模块，CPLD测试模块，89C51串行通讯模块。CPLD测试模块使用FIFO方式与USB通讯模块进行数据通讯，测试USB2．0通讯模块数据传输的准确性和速度，测试的结果通过89C51串行通讯模块返回计算机。实验证明，USB2．0通讯接口可以可靠，高速的传输数据信号，达到了设计的要求。关键词：USB，EHCI，驱动程序，VxWorksII上海交通大学硕士学位论文摘要DESIGNANDIMPLEMENTATIoNOFUSB2．OSYSTEMFOREMBEDDEDSYSTEMABSTRACTUSB(Universa

6、lSerialBus)istheinterfacestandardforconnectingperipheraldevicestopersonalcomputers．Duetoitshighspeed，lowpowersupply,plug—and-playandeasytouse，inashortyears，ithasbecomethecommoninterfaceforcomputerandwidelyusedinPCandembeddedsystem．TheformerUSB1。lisamiddleand

7、slowdatatransferstandard，asmorebandwidthisrequiredbyPCdeviceandusers，USB2．0isdeveloped．Itisabout40timesfasterthanUSB1．1，whichmakesUSBavailableformanynewareas．ThewholeUSBsystemconsistsof3parts：USBhost，USBdeviceandUSBhub．Thethesiscoversthedesignthinkingandimpl

8、ementationofUSB2．0hostandUSB2．0deviceforembeddedsystem．1．DesignandimplementationofUSB2．0host。AnUSB2．0systemdriverwhichisoneprojectfromFujiXeroxisintroducedtoexplainthearchitectureofUSBhostsoftwa