USB主机控制器在嵌入式数据采集系统中的实现
嵌入式系统应用中的USB主设备功能分析
嵌入式系统应用中的USB主设备功能分析已经成为设备和PC之间通信的标准方式，从通用设备（如闪存设备和鼠标）到专用设备，该标准几乎彻低替代了其他的串行通信协议。
USB外围设备彼此之间不能互相通信，它们只能与具有控制能力的USB 主设备通信。
直到最近，也惟独PC具有主设备能力。
但目前，许多微控制器也具有了USB主设备的功能，这使得嵌入式应用可以衔接越发广泛的USB外围设备。
USB闪存驱动器是一种用法十分广泛的USB外围设备，它已经成为传递或存储大量数据的便宜介质，许多数据记录设备正是得益于它才得以进展。
对于远程的长久数据记录，可以先采集，并存储在闪存驱动器中，然后带回到便利分析处理的地方。
图1 具有嵌入式USB主设备功能的微控制器24FJ256GB1闪存驱动器也可以用于向PC中传输高速时光相关数据。
PC是极好的数据分析工具，但实时能力有限。
相反，嵌入式应用特殊适合实时数据采集，但数据分析能力通常很弱。
嵌入式实时数据记录仪可以在闪存驱动器上存储数据，然后把数据传输到PC上分析，这样二者的优势都得到了充分的发挥。
嵌入式USB主设备的应用开头嵌入式设计的首要任务之一是挑选微控制器。
为了用法闪存驱动器，微控制器就必需具有嵌入式USB主设备的能力。
假如微控制器具有USB OTG（On-The-Go）或USB双角色（Dual Role）功能，如公司的PIC24FJ256GB1微控制器，1所示，它也可以支持嵌入式USB主设备功能。
USB外围设备，有时也称为USB设备模式，只能用作闪存驱动器等，而不能和其他USB外围设备通信。
第二，设计者应当确信能有完整的开发工具。
起码也需要一个器件编程器（假如有一个调试器是最好的）和一个编译器，由于嵌入式USB 主设备和运行在微控制器中的程序往往是用C语言而不是用汇编语言第1页共3页。
基于嵌入式USB接口的数据采集系统的设计
基于嵌入式USB接口的数据采集系统的设计摘要：USB 接口的通用性和简便性使其成为数据采集系统与嵌入式系统进行数据传输的理想选择。
因此，设计一款以单片机控制MAX197 芯片进行模数转换，以及通过USB 接口芯片PDIUSBD12 进行数据传输的采集系统，并详细介绍了单片机固件程序和嵌入式驱动程序的具体实现。
最后通过实际采集正弦波信号进行测试以验证该系统的可用性，并针对出现的问题提出了相应的改善措施。
改善后的整个系统功耗低、可靠性高，传输速度能满足实际的数据采集任务。
关键词：数据采集系统；USB 接口开发；嵌入式系统；驱动程序开发；MAX197；PDIUSBD12 数据采集任务多在户外进行，所以数据采集系统通常要满足实时性、专用性、可靠性和低功耗等性能，这些特性在嵌入式系统中都能得到很好的体现，因此本文将以WindowsCE 的嵌入式平台来开发效据采集系统。
但是由于嵌入式系统的硬件结构不易改变，所以在进行数据采集设备扩展时应该选择接口简单灵活、数据传输率高和支持热拔插的传输总线，而USB 接口则能很好地满足这些要求，同时USB 还有总线供电和不受插槽、中断等硬件资源限制的特性，因此USB 接口是数据采集设备与嵌入式系统进行数据传输的理想选择。
综上所述，本文将设计一款基于嵌入式USB 接口的数据采集系统以满足实际的需要，下面将从硬件设计，程序实现和实际测试3 方面具体描述。
1 硬件设计1．1 硬件结构框架本系统的硬件结构主要由控制中心、模数转换和USB 协议实现3 个部分组成，下面将针对这3 个部分进行详细的介绍。
具体的结构框架如图1 所示。
1)控制中心。
本系统采用单片机提供地址数据复用总线、选通信号(D12_CS 和AD_CS)，读写信号(RD 和WR)以及对中断信号(D12_INT 和AD_INT)进行。
USB3.0主机控制器在嵌入式媒体中的应用
USB3.0主机控制器在嵌入式媒体中的应用随着数字媒体的日益普及，高清视频、数码照片的容量动辄几个GB，而大容量闪存、MP4 及“海量”移动硬盘等USB 设备的不断增加，使我们随时需要传输几GB 甚至几十GB 的大文件到我们的媒体中心去，如果使用原来的USB2.0 接口，传输这些文件往往要等待几分钟甚至几十分钟。
这样给用户的体验就非常的不好。
为此我们需要引入新一代的USB3.0 接口，使用这种接口，不仅能使我们系统能在几十秒甚至几秒就能完成GB 级的数据传输而且还能和已有的USB 设备保持兼容。
USB3.0 又称为SuperSpeed USB。
USB3.0 包含了USB2.0 的所有特性，且USB3.0 大幅提升了传输速度，其最大传输带宽高达5.0Gbps，即625MB/s。
USB 3.0 采用对偶单纯形四线制差分信号线，支持双向并发数据流传输。
USB3.0 和USB2.0 特性对比列表如下：瑞萨电子作为USB 相关规格制定团体“USB Implementers Forum”的核心成员，从1996 起年就参与了USB 标准的制定及技术开发工作。
瑞萨电子于2000 年4 月向市场推出全球首颗USB2.0 标准的主控芯片“uPD720100”，后续又推出了一系列的USB 控制芯片，如upd720114-USB2.0 HUB 控制芯片，Upd720150- USB2.0 HOST+Device 控制芯片等。
如今瑞萨电子又推出了世界上首颗符合USB3.0 标准的主控芯片Upd720200，并且首批通过USB-IF 认证。
目前这颗IC 在多家电脑主板厂商获得了批量的应用。
事实上，现在市场上的各家做USB3.0 Device 端IC 的厂商都使用Upd720200 来做设备端的兼容性测试。
由此可见瑞萨电子的USB3.0 产品在行业中的地位。
回到我们的嵌入式媒体网关来说，Upd720200 采用PCI Express 接口与主机进行通讯，只需要将Upd720200 的PCI Express 接口与CPU 的对应接口直接连。
嵌入式USB2.0主机控制器IP核设计与实现要点
嵌入式USB2.0主机控制器IP核设计与实现本文首先简单分析了通用串行总线USB(Universal Serial Bus)的产生,发展以及嵌入式USB主机国内外研究状况。
其次,简单介绍了USB2.0总线协议,包括USB体系结构,物理接口,数据通信中各种包结构及数据传输的四种类型。
接下来,主要说明了本论文中设计的嵌入式USB2.0主机控制器IP核的设计方法,详细描述其组成结构及各功能模块的设计,并介绍其在系统中的应用方案。
在本设计中USB2.0主机控制器IP核实现了高速及全速功能,而没有设计低速功能。
本设计中的嵌入式USB2.0主机实现了控制传输,批量传输,同步传输,中断传输四种数据传输类型。
设计中内嵌了一个DMA(Direct Memory Access)主/从控制器,通过软件配置相应寄存器位来选择内部DMA的工作模式。
当外部没有DMA主机控制器时,USB2.0主机控制器内的DMA控制器可以选择工作在DMA 主机模式,来实现其发送/接收缓存与系统内存之间的数据交换。
当外部有DMA 主机控制器时, USB2.0主机控制器内的DMA控制器选择工作在DMA从机模式,来实现数据交换,这样设计大大提高了此USB主机控制器的利用灵活性,同样也很大程度的提高的数据传输速度。
同时,本设计中发送/接收存储模块采用了乒乓缓冲的设计方法,即利用两个RAM(Random Access Memory)同时交替访问,方便了CPU与USB主机之间数据的同步。
论文还简单介绍了USB2.0主机控制器软件的系统结构,并重点介绍了USB2.0主机控制器驱动程序的设计实现。
最后,介绍了本设计的嵌入式USB2.0主机控制器IP核的功能仿真及验证平台,并详细介绍了总线枚举和数据传输在仿真平台中的实现方法,并分析了仿真结果,进行了FPGA验证,并且经过Silterra公司0.18um多项目晶圆(Multi-Project Wafer,MPW)流片,最后对流片回来芯片进行了功能验证。
嵌入式系统中USB主机控制器的实现
收稿日期:2003-05-04;修订日期:2003-08-04 作者简介:彭翔宇(1980-),女,四川成都人,硕士研究生,主要研究方向:嵌入式系统; 胡豪(1979-),男,上海人,硕士研究生,主要研究方向:嵌入式系统; 徐国治(1941-),男,上海人,教授,博士生导师,主要研究方向:嵌入式系统、计算机辅助测试、故障诊断.文章编号:1001-9081(2003)10-0129-02嵌入式系统中US B 主机控制器的实现彭翔宇,胡 豪,徐国治(上海交通大学电子工程系,上海200030)摘 要:文中以一套掌上电脑开发平台的US B 主机控制器为实例,分析了嵌入式系统中US B 主机控制器的设计与实现。
介绍了控制器芯片的基本工作原理和开发系统的硬件连接,提出了硬件测试方案,测试流程及主要实现。
测试表明,本设计方案是正确可行的。
提出的设计方案及测试流程对于其它嵌入式系统中US B 主机控制器的设计有一定的借鉴意义。
关键词:嵌入式系统;US B ;主机控制器;测试;键盘中图分类号:TP368 文献标识码:AImplementation of USB H ost in Embedded SystemsPE NG X iang 2yu ,H U Hao ,X U G uo 2zhi(Electronic Engineering Department ,Shanghai Jiao Tong Univer sity ,Shanghai 200030,China )Abstract:In this paper ,a handheld com puter development platform is used as an exam ple to analyze the design and im plementation of the US B host subsystem.The paper introduce the basic principle of the US B host controller chip and the hardware connection of the system ,then give out the test scheme and its realization.The design has been proved to be correct by the success ful result ,and is helpful to the design and test of other US B host systems.K ey w ords :embedded systems ;US B ;host controller ;test ;keyboard1 硬件实现文中介绍的是基于Intel S trongARM S A -1110的掌上电脑原型JingWei 板的US B 主机端的硬件实现及测试流程。
USB在PCR仪嵌入式系统中的应用
USB在PCR仪嵌入式系统中的应用聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)是20世纪80年月中期进展起来的体外核酸扩增技术。
该技术是分子生物学进展史上的一个里程碑，它使得DNA分子可以在生物体外举行放大扩增。
在短短的数年内，这项技术已广泛应用于生命科学的讨论中，对基因克隆、DNA序列分析等现代分子生物学技术的进展起到了重要的作用。
我国目前用法的PCR仪主要依靠于进口，为了在该技术领域追逐国际先进水平，与海尔集团联合对PCR仪举行了开发讨论。
随着U盘的普遍用法和技术的系统应用，便利用户举行程序修改和程序的存储，PCR设计中采纳可以热插拔的USB接口，即在PCR硬件系统中加入了USB主控芯片，使其能够对U盘等存储设备举行读写操作，从而实现数据的存储和转移。
1 USB系统的硬件设计在数据采集系统中，USB的应用大体可以采纳两种计划：一是挺直采纳集成USB设备接口的嵌入式微控制器；二是采纳单独的控制器和自立的USB设备接口芯片。
为增加系统应用的灵便性，该计划采纳M30627FJPGP，加上USB设备接口芯片搭建硬件系统，具有低成本、易移植的特点。
设计中，USB 设备接口芯片采纳CH375，涉及框图1所示。
CH375是一款符合USB 2．0协议的USB通用接口芯片，支持主机(HOST)方式和设备(SLAVE)方式，并可以动态地切换主机和设备方式。
CH375芯片提供了通用的被动并行接口，包括：8位双向数据总线D0～D7、读选通输入引脚RD、写选通输入引脚WR、片选输入引脚CS、中断输出引脚 INT以及地址输入引脚A0。
CH375以总线方式挂接在单片机数据总线上，并且与多个外围器件共存。
单片机通过RD，WR高位地址译码产生片选CS和地址线P68(接CH375的A0引脚)的综合控制，完成与CH375的通信。
外扩USB2所示。
CH375芯片的RD和WR分离衔接到单片机的读选通输出引脚和写选通输出引脚。
嵌入式系统中USB主机控制器的实现
嵌入式系统中USB主机控制器的实现通用串行总线(USB)接口具有简单灵活、高带宽、易于扩展和热插拔等优点，它目前已成为数码设备的标准接口之一，小到U盘、MP3，大到数码相机、打印机，USB接口的身影无处不在。
但我们目前所使用的USB移动设备多为USB的外设(Device) , 比如USB的移动硬盘、USB接口的数码相机，一般只能在PC上使用,即只能通过PC实现文件和数据的交换。
业界和用户的需求呼唤USB主机的嵌入式化，因此在嵌入式系统中实现USB主机功能成了USB设计领域的热点之一。
迄今为止，嵌入式USB主机的最大市场和增长点在移动消费电子设备领域, 比如PDA与U SB记忆棒传递数据、MP3之间传递歌曲、数码相机连接打印机等。
嵌入式USB主机也逐渐用于工业测控领域，用来实现数据的采集和交换。
原来数据采集和交换大多是使用软盘、串行接口(RS232/RS485)或以太网等方式。
软盘存储容量小、可靠性差，而串行接口或以太网都需要布线施工，接入成本大，而且不具备移动性。
现在，越来越多的嵌入式系统采用通过USB总线连接的测控设备。
USB控制器ISP1161简介一个USB系统一般由一个USB主机(HOST)、一个或多个USB集线器(HUB)和一个或多个USB设备节点(NODE)组成。
USB协议规定了USB主机与USB设备的主从关系，所以U SB接口产品的应用离不开USB主机的开发。
USB主机是包含USB软件驱动和USB主机硬件功能接口的计算机系统实体。
USB主机硬件是指USB主机控制器，它规定了USB主机硬件接口，因而在设计USB协议栈时必须了解相关的USB主机控制器规范。
针对嵌入式系统应用的USB主机控制器规范是康柏、微软、松下等公司提出的OHCI(开放式主机控制器接口)标准。
飞利普公司的ISP1161芯片支持OHCI标准，它是一个符合USB2.0全速规范的单片主机控制器和设备控制器。
ISP1161可以仅作为主机控制器或设备控制器使用，也可以同时作为主机和设备控制器使用。
USB-HOST实时数据采集嵌入式模块的实现
USB-HOST实时数据采集嵌入式模块的实现
黄樱;赵巾帼;罗庆云;刘君
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)032
【摘要】USB是一种得到了广泛应用的新型总线,被数据采集和仪器设备大量采用.文章描述了一种基于嵌入式USB主机的实时数据采集嵌入式模块,该系统由嵌入式USB主机控制器采实现数据存储,使仪器可以脱离PC独立运行和将数据存储在移动USB设备中,扩大了该设备的使用范围.
【总页数】2页(P55-56)
【作者】黄樱;赵巾帼;罗庆云;刘君
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TP336
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1.基于USB-HOST技术的列车冲动检测仪的实现 [J], 田劲华;解金芳;莫易敏
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B-HOST实时数据采集嵌入式模块的实现 [J], 武萌;胡中豫;尹军
4.嵌入式USB-Host技术研究与实现 [J], 施琴红;赵珂
5.嵌入式系统中USB-HOST实现 [J], 冯旭哲;张玘;金光虎
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
USB主机控制器在嵌入式数据采集系统中的实现
USB主机控制器在嵌入式数据采集系统中的实现
刘婷;龙铁钢;张弘
【期刊名称】《仪器仪表与分析监测》
【年(卷),期】2006(000)003
【摘要】文章介绍了在一个基于PXA255的嵌入式数据采集系统中用ISP1161控制器实现USB主机控制器的方法,描述了相应的硬件接口电路与符合OHCI规范的软件设计,并提供了一套基于ISP1161实现数据传输的模式.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】刘婷;龙铁钢;张弘
【作者单位】北京理工大学,北京,100081;北京铱波电子公司,北京,100000;北京理工大学,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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1.在嵌入式系统中实现USB主机功能 [J], 王涛涛;钮立
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嵌入式数据传输系统的USB接口设计与实现
技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2009年第25卷第11-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》嵌入式系统应用嵌入式数据传输系统的USB 接口设计与实现Design and realization of the USB interface used for embedded transmission system(四川大学)范晓青袁中凡张国华FAN Xiao-qing YUAN Zhong-fan ZHANG Guo-hua摘要:本文给出了一种基于USB 1.1总线协议的嵌入式数据传输系统的设计与实现方案。
采用Philips 公司的USB 专用芯片PDIUSBD12与微控制器LPC2210构成USB 设备,在μC/OS-II 操作系统上实现该设备的USB 通信协议。
在PC 主机上完成了基于WINDOWS 驱动程序模型(WDM)的USB 主机驱动程序和应用软件的设计,实现了设备与PC 主机的通信。
经测试,该USB 数据传输系统具有速度快、即插即用、热插拔和低功耗等特点。
关键词:数据传输;USB 接口;PDIUSBD12;WDM 中图分类号:TP336文献标识码:BAbstract:This paper introduces the design and realization of the data transmission system based on USB Specification 1.1.The USB device was built using the USB dedicated chip PDIUSBD12and MCU LPC2210of Philips,and the USB driver program is depicted based on the μC/OS-Ⅱoperation system.The USB host driver using of the WDM and the application software were built on PC,communication between device and PC was realized.The tested results show that the data transmission system has the characteristics,such as high speed,plug and play,hot swap and low-power.Key words:Data Transmission;USB interface;PDIUSBD12;WDM 文章编号:1008-0570(2009)11-2-0042-02随着信息技术的迅速发展,数据采集和处理技术广泛应用于科学研究的各个领域。
USB在数据采集系统中的应用
ＵＳＢ在数据采集系统中的应用【摘要】：通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是一种新型的微机总线接口规范。
随着客户对系统数据采集速度要求的不断提高，USB以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而越来越多的应用于数据采集系统中。
文章介绍了如何利用USB接口来实现多点数据采集。
【关键词】：USB; 转换器; RS-485引言在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。
这其中有很多地方需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等。
传统的外设与主机的通信口一般采用ISA、PCI、C PCI、1394等标准，基于这些接口的产品，安装麻烦，价格昂贵，并受计算机插槽数量、地址中断资源限制，且可扩展性差，USB的出现，很好地解决了以上问题。
USB作为一种新型的串口通信标准，具有较高的传输速率，可扩展性好，采用总线供电，使用灵活，但其缺点是通信距离不远，抗干扰性能不强。
而RS-485却刚好具有通信距离远，抗干扰性能强的优点。
所以将两种技术相结合就能很好的实现在工业现场的数据通信。
文章介绍的是通过USB/RS-485转换器，实现USB传输和RS-485传输之间的连接，在远距离数据采集系统中的应用。
通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)是康柏、微软、IBM，DEC 等公司为了解传统总线的不足推出的一种新型串行总线接口规范,自1995年在Comdex上亮相以来至今己广泛地为各PC厂家所支持。
现在几乎所有的PC机上配备USB设备。
但USB的传输规范也在不断的改进，功能也在不断的提高和完善。
首先USB1.1支持低速的1.5Mbps和12Mbps两种速度；其次是USB2.0，它是2000年4月，由Compaq、Intel、Microsoft等公司联合推出通用串行总线新规范USB2.0，这种新规范最大特点就是数据传输率的增加。
全速可以达到480Mbps。
基于嵌入式USB接口的数据采集系统的设计
嵌入武 Ｕ Ｂ Ｓ Ｄ２Ｃ １一Ｓ Ａ —Ｓ Ｄ Ｃ 系统 数据帧 Ｓ 设备端 Ａ Ｅ 照 ＵＢ Ｌ Ｖ ＾ 转换 Ｒ Ｄ Ｗ ｎｏｓ ｉｄ ｗ Ｔ 越一 Ｗ 片 Ｐ ， Ｒ Ｄ 芯片 Ｃ Ｅ Ｒ 机 Ｈ Ｅ Ｈ ） ９ Ｄ ＢＮ Ａ（ ７ １
第 １ ９卷 第 １ １期
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅｔ ｉ ｏ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ ２ １ ｕ．０ｌ
ｙ １９ ｏ １ ．
Ｎ ．１ ｏ １
基于嵌入 式 ＵＳ Ｂ接 口的数据 采集 系统 的设计
１ ）控 制 中 心 。本 系统 采 用 单 片 机 提 供 地 址 数 据 复 用 总 线 、 通 信 号 （ １＿ Ｓ和 Ａ Ｓ ， 写 信 号 （ Ｄ 和 ＷＲ） 选 Ｄ ２Ｃ Ｄ Ｃ ）读 Ｒ 以 及 对 中断 信 号 （ ２ ＩＴ和 Ａ －Ｎ ） 行 检 测 。 Ｄ１＿Ｎ Ｄ ＩＴ 进
（ ｕｎ ｄｎ ｒ ｉｃ ｌ ｙ ａｏａ ｒ ｎｅ ｉ ｎ ｒ ｓｏｔ ｉ ｙｔ Ｒ ｓａｃ ｅｔ ｎｅｌｅ ｔ ｒｎｐ ｒ ｉ Ｇ ａ ｇｏｇＰｏ ｎｉ ｂｒ ｏｙｏ ｔ ｇ ｔ ａ ｐ ｒ ｏ Ｓｓ ｍ， ｅｅｒｈＣ ｎ ｒｆＩｔ ｉ ｎ ａｓｏ ａ ｏ ｖ ａ Ｋｅ Ｌ ｔ ｆｌ Ｕ ｅ Ｔ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｅｏ ｌｇ Ｔ ｔ ｎ ｔ
集任务。
关 键 词 ： 据 采 集 系统 ； Ｓ 数 Ｕ Ｂ接 １ 开发 ；嵌 入 式 系统 ； 动 程 序 开 发 ； Ｘ１７ Ｐ Ｉ Ｓ Ｄ ２ ５ ／ 驱 ＭＡ ９ ； Ｄ Ｕ Ｂ １
嵌入式系统中USB主机控制器的设计
过去U SB仅应用于个人计算机，而在嵌入式系统领域的巨大潜力还没有开发出来，U SB在嵌入式系统中的应用包括KV M开关、数码相机、PDA、打印机、机顶盒以及移动电话等。
本文将介绍在嵌入式系统中应用U SB时其主机控制器的设计。
嵌入式系统被定义为硬件和固件(独立的或作为更大型系统的一部分)通常带有某种操作系统，操作系统可以是Wi ndow s CE、VxW ork s或其它由“自编代码”构成的更简单系统。
根据这样的定义，可以认为任何带有处理器的电子装置均可以作为U SB嵌入式主机。
嵌入式系统设计挑战在基于PC的系统中，U SB操作一般需要三种部件，分别是通常作为PCI子系统的主机控制器、U SB堆栈以及U SB类驱动器。
主机控制器是集成主板芯片组的一部分，U SB堆栈则包含主板芯片及通用主机控制器接口(U CHI)和开放主机控制器接口(OHCI)驱动程序以及U SB驱动程序(usbd.sy s)，在PC上实现U SB需要上述领域的专门技术。
在嵌入式U SB系统中，其主要组成部分与PC系统类似，如嵌入式主机控制器芯片、带OHCI堆栈的实时操作系统(RTOS)以及专用驱动程序。
现有很多可供选择的主机控制器芯片，有些带有处理器，有些则是基于寄存器的，对器件的选择将影响到其下面两层。
很多公司都可提供RTOS，最好选择一个能配合在一起工作的处理器和RTOS，然后在其上添加应用代码。
如果没有真正的RTOS，某些控制器则用一个“框架”，可在其上构造应用程序。
我们后面将介绍这种框架以及如何在上面构建应用。
在PC上实现U SB具有非常丰富的可用资源，包括高达512MB的存储器、20-60GB的硬盘以及2GHz或更快的微处理器。
此外，多年来W indow s、MAC OS以及U nix等操作系统也一直支持U SB，而且世界上还有成千上万的工程师在设计基于PC的U SB应用程序和设备驱动程序。
而对嵌入式系统来说，通常只有不超过64K的存储器，以及运行于12MHz～33MHz的处理器，且没有硬盘。
在嵌入式系统中实现USB主机功能
栏目编辑孙俊杰在嵌入式系统中实现ＵＳＢ主机功能Ｉ爱蕾生（中重＇电子元器件部门技术科王涛涛钮立摘要：本文给出了一种在嵌入式系统中实现ｕｓＢ主机功能的方案，此方案采用爱普生公司７２Ｖ系列的ＵＳＢ芯片作为控制器，配合相应的软件系统，可以实现ｕ盘和移动硬盘等大容量存储设备上数据的读写。
关键词：ＳＩＲ７２Ｖ１７；ＵＳＢ；嵌入式；ＵＳＢ主机功能引言ｕｓＢ作为当前最为常见和方便的数据传输接口，在ＰＣ上已经作为标配，然而在嵌入式设备中还并不普遍，其中一个非常重要的因素是技术上的障碍。
无论是从硬件还是软件方面讲，要实现ｕｓＢ接口都有非常大的工作量，并且不同的平台会遇到不同的问题，这些因素都制约了ｕｓＢ在嵌入式设备中的应用。
ＵＳＢ提供的是主机和设备中间的一种数据通信服务。
主机是ＵＳＢ的核心，每一次ＵＳＢ数据通信都必须由ＵｓＢ主机发起，主机管理着每个ＵＳＢ设备。
为了实现ＵＳＢ主机功能的统一，提高系统的可靠性与可移植性，上游芯片生产厂家在满足４６２口口９０电子设计匝用ｗｗｗ，ｅａｗ．ｃｏ雕．ｃｎ图１ＵＳＢ系统的总体结构ＵＳＢ标准的同时，也遵循相应的主机规范，也就是ＨｃＩ（主机控制接口）。
现在用得比较多的有三种，包括用于ＵＳＢ２．０高速设备的ＥＨＣＩ增强主机控制接口、英特尔推出的ＵＨＣＩ通用主机接口，以及前康柏、微软等公司推出的ＯＨＣＩ开放主机控制接口。
这些规范定义了ＵＳＢ主机控制器寄存器层面的接口以及主机控制器驱动器和主机控制器软硬件之间的接口。
但是ＥＨＣＩ和ＯＨＣＩ要求系统提供高速高性能的ＣＰＵ、大的存储空间以及ＰＣＩ总线接口。
由于大多数的嵌入式系统无法满足ＥＨＣＩ和ＯＨＣＩ的这些要求，所以这些主控制器接ｕ规范大都用在ＰＣ环境下。
针对这种情况，爱普生（ＥＰＳＯＮ）公司推出主要面向嵌入式领域的ＵＳＢ控制器，其主机控制器接口采用通道方式而不是ＥＨＣＩ。
这种方式适用于中低端的处理器系统，并且不需要太大的存储空间，另外和ＣＰＵ之间采用的是总线接口而不是ＰＣＩ。
USB主机在嵌入式系统中的应用
ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆ ＵＳＢ ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＵＳＢ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄａｔａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｍｏｄｅｌ ｈｏｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＣＨ３７５ ｄｒｉｖｅｒ
ｅｔｃ．Ｉｔ ａｌｓｏ
ａｎａｔｏｍｉｚｅｓ
ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ
ｏｎ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ
ｔｈｅ ｂａｓｉｃ
６．电源保护。如果连续３ ｍｓ没有总线活动的话，ＵＳＢ就会自动进入挂起状态。处
于挂起状态的设备消耗的电流不超过５００
ｕＡ。
ＲＳ．２３２是一种串行通信接口标准，被广泛应用于电子工业中，由于硬件设计简单， 通过３根线就能实现，传送距离最多可达约１５ｍ，传输速率可达到２０ｋｂ／ｓ。ＲＳ．２３２是为 点对点通讯设计的，即只用一对收、发设备，因此，ＲＳ．２３２适合本地设备之间的通信。 由于以上两种串行通信接口的多种优点，得到了广泛的支持与应用，同时在脱离ＰＣ 机的情况下，ＵＳＢ设备与ＲＳ２３２串口设备完成通信，也会在数据存储和交换领域具有良
文件系统，解决了Ｕ盘与ＲＳ．２３２串口设备间双向文件数据传输的问题。本文还详细说
明了ＷＤＭ型ＵＳＢ设备驱动程序开发过程，并开发了本系统ＰＣ端的通信界面，以便于
系统的调试与功能测试环节。
关键词：ＵＳＢ主机，Ｕ盘，ＲＳ．２３２，文件传输
Ａｂｓｔｒａｃｔ
硕士论文
Ａｂｓｔｒａ ｃｔ
ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｄｙ ｉｎ ＵＳＢ ｆｉｅｌｄ，ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＵＳＢ ｈｏｓｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｄｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｔａｋｅｎ ｍｏｒｅ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
ｂｅｔｗｅｅｎ
ａｎｄ ＭＣＵ．Ｂａｓｅｄ
ＵＦＩ
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机 控制 器接 口） 标准 。 Ｐ ＬＰ ＨＩ Ｉ Ｓ公 司 的 ＩＰ１ ６ Ｓ １ １芯 片 支 持 ＯＨＣ Ｉ标
现代 工业 生 产和科 学 研究 对数 据 采集 的要 求 日 益 提高 ， 瞬 态 信 号测 量 、 在 图像 处 理 等 一 些 高 速 、 高
精 度 的测量 中 ， 要进 行 高速 数 据采 集 。 在 通用 的 需 现
２ 嵌 入 式 指 纹 验 证 系统 总 体 结 构
本文 中涉及 的嵌 入式 数 据 采集 系统 是 一个 由北 京 铱 波 电子 公 司 自主开 发 的指 纹 验 证 系统 ， 由 硬 它
功 能 接 口的 计算 机 系 统 实 体 。ＵＳ Ｂ主 机 硬 件 是 指
ＵＳ Ｂ主机控 制 器 ， 它规 定 了 ＵＳ Ｂ主机 硬 件接 口， 因
Ｉ Ｐ １ １内部可 分 为 四大 功能 模块 。 Ｓ １６ 主机 控制 器模 块 ： 实现 主 机控 制 器 的功能 。 供 提 两 个 下行 端 口 ， 个 下 行端 口都 有 自己 的过 流检 测 每
种新 型 的通信 标 准 。 总线 接 口具 有简 单灵 活 、 该 高带 宽、 易于 扩展 和 即插 即用 等优 点 ， 使其 自推 出 以后得
件平 台和软 件平 台 两部 分组 成 。其 中硬 件 平 台的 核
心 是 Ｉｔｌ 司 的 ３ ｎｅ 公 ２位 微 处 理 器 Ｐ Ａ２ ５ 硬 件 平 Ｘ ５， 台还包 括 系统 存储 模 块 、 据 采 集 模 块 、 Ｂ模 块 、 数 ＵＳ
而在 设 计 ＵＳ Ｂ协议 栈 时必 须 了解相 关 的 ＵＳ Ｂ主机
控 制器规 范 。
网络 通信 模 块和调 试 及 下载 接 口模 块 。软 件平 台采
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ＵＳ Ｂ主 机 控 制 器 在 嵌 入 式 数 据 采集 系 统 中的 实 现
刘 婷 ， 等
ＵＳ Ｂ主机控制 器在 嵌入式数据采 集系统 中的实现
Ｉ ｐｅ ｎａ ｉ ｎｏ Ｂ Ｈ ｍ ｌｍｅ ｔ ｔ ｆ ｏ ＵＳ ＯＳ ｎ ｒ ｌ ｒｉ Ｅ ｅ ｄ ｄ Ｄａ ａ Ａｃ ｕｓｔ ｎ Ｓｙ ｔ ｍ Ｔ Ｃｏ ｔｏｌ ｎ ｍｂ ｄ ｅ ｔ ｑ ｉｉ ｏ ｓ ｅ ｅ ｉ
ＵＳ 主机控 制 器的 方 法 ， 述 了相 应 的硬 件接 口电路 与符 合 ＯＨＣ 规 范 的软 件 设 计 ， 提 供 了一 套 基 Ｂ 描 Ｉ 并
于 Ｉ Ｐ１ ６ Ｓ １ １实现 数 据 传 输 的 模 式 。
［ 关键 词］ 数 据采 集 系统 ［ 中图分 类号 ］ Ｔ ３ Ｐ
嵌 入 式 Ｉ Ｐ １ １ ＵＳ Ｓ １ ６ Ｂ主机 控 制 器 ＯＨＣ Ｉ ［ 文献标 识 码］ Ｂ
刘 婷
龙 铁 钢
张 弘
（．北 京理 工 大 学 北 京 １ ０ ８ ； ２ １ ０ ０ １ ．北 京铱 波 电子 公 司 北 京 ｉ０ ０ ） ０ ０ ０
［ 摘 要 ］ 文章 介 绍 了在 一 个 基 于 Ｐ ＸＡ２ ５的 嵌 入 式数 据 采 集 系统 中用 Ｉ Ｐ １ １控 制 器 实现 ５ Ｓ １６
从关 系 ， 以 ＵＳ 所 Ｂ接 口产 品 的应 用 离 不 开 ＵＳ Ｂ主 机 的开 发 。 本文 主要 对 在一 个 基于 Ｉ ｔｌ Ｘ ５ ｎ ｅ Ｐ Ａ２ ５的 嵌 入 式 数 据 采 集 系 统 上 采 用 Ｐ Ｌ Ｐ 公 司 的 ＨＩ Ｉ Ｓ ＩＰ １ １芯片 实现 ＵＳ Ｓ １ ６ Ｂ主机 进 行 了介绍 。
准， 它是 一 个 符 合 ＵＳ ２ ０全 速 规 范 的单 片 主 机 控 Ｂ．
制 器 和设 备 控制 器 。ＩＰ１ ６ Ｓ １ １可 以仅 作 为 主机 控 制 器 或 设备 控 制 器使 用 ， 可 以同 时 作 为 主机 和 设 备 也
高速 数 据 采集 系 统 一 般 是基 于 个 人 计 算 机 ， 与嵌 入
式 测控 系 统 相 比 ， 它存 在 成 本 高 、 积 大 、 装 复 杂 体 安 和携 带麻 烦 的缺 点 。 通 用 串 行 总 线 （ Ｂ） １ ９ ＵＳ 是 ９ ５年 康 柏 、 软 、 微 ＩＭ 、 Ｅ Ｂ Ｄ Ｃ等 公 司 为解 决 传 统 总线 不 足 而推 广 的一
控 制器 使用 。
ｌ ＵＳ 系统 概 述 Ｂ
一
个 ＵＳ 系 统 一 般 由 一 个 ＵＳ 主 机 Ｂ Ｂ
（ ＨＯＳ 、 Ｔ） 一个 或 多个 ＵＳ Ｂ集线 器 （ ＨＵＢ） 和一 个或 多 个 ＵＳ Ｂ设 备 节 点 （ ＮＯＤ 组 成 。从 概 念 上 讲 ， Ｅ） ＵＳ Ｂ主 机 是包 含 ＵＳ Ｂ软件 驱 动 和 ＵＳ Ｂ主 机 硬 件
到 了越来 越广 泛 的应 用 。 在 ， 现 越来 越 多 的嵌入 式测 控 ห้องสมุดไป่ตู้统 含有通 过 ＵＳ Ｂ总线 连 接 的测量 设备 。
ＵＳ Ｂ协 议 规 定 了 ＵＳ 主 机 与 ＵＳ Ｂ Ｂ设 备 的 主
输 入管 脚 和 电源转 换 控制输 出管脚 。设备 控 制器 模 块： 实现 设 备控 制器 的功能 。提供 一个 上行 端 口， 有 其 自身 的 ＶＢ ＵＳ检 测 输 入 管脚 。微 处 理 器接 口模 块 ： 个 ＵＳ 两 Ｂ控 制 器 共 用 一 个 微 处 理 器 总 线接 口， 它们 有 相 同 的数 据 总线 ，／ 地址 不 同 。 ＩＯ 它们也 有 各