基于單片機(jī)的嵌入式USB主機(jī)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2．3 軟件層次劃分

從嵌入式USB主機(jī)的軟件層次劃分來(lái)看，系統(tǒng)軟件主要包括主控制器驅(qū)動(dòng)程序、USB核心驅(qū)動(dòng)程序，以及用戶軟件；從功能劃分來(lái)看，系統(tǒng)軟件可分為以下幾個(gè)部分：

1.主CPU與各系統(tǒng)模塊的初始化程序設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)主CPU及各系統(tǒng)模塊的初始化，包括實(shí)現(xiàn)I2C接口的LED顯示、鍵盤、時(shí)鐘芯片以及主CPU與USB主機(jī)控制芯片之間的數(shù)據(jù)通信功能。

2.USB主機(jī)系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)

主要完成核心驅(qū)動(dòng)程序的功能，具體來(lái)說(shuō)就是實(shí)現(xiàn)USB的4種基本數(shù)據(jù)的傳輸方式，實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的枚舉過(guò)程，并獲取USB設(shè)備的描述符等。這些功能都可以通過(guò)讀寫主控制器寄存器來(lái)完成。因此，系統(tǒng)中只需分別定義一個(gè)讀寄存器函數(shù)和寫寄存器函數(shù)，然后以此函數(shù)為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)成各功能子函數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備枚舉以及獲取描述符等各種操作。

3.Mass Storage類協(xié)議的程序設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)Mass Storage設(shè)備類中Bulk-Only傳輸協(xié)議和Mass Storage類中UFI子類的各種請(qǐng)求命令，對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種訪問(wèn)和讀寫操作。

4.應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

主要實(shí)現(xiàn)FAT文件系統(tǒng)?？筛鶕?jù)FAT文件系統(tǒng)的基本體系，通過(guò)Mass Storage類協(xié)議中的UFI子類命令和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備請(qǐng)求命令與設(shè)備的Flash閃存建立連接關(guān)系，并在USB主機(jī)系統(tǒng)中建立磁盤的空間結(jié)構(gòu)，定義 MBR， DBR的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立FAT表，F(xiàn)DT表，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行讀取等操作功能即可。

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)即可按照上述的4個(gè)功能模塊來(lái)依次構(gòu)建。

3結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)建立了基于單片機(jī)的嵌入式USB主機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了USB協(xié)議中的Mass Storage類協(xié)議和精簡(jiǎn)的FAT文件系統(tǒng)，能夠?qū)盤中的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，完成相應(yīng)的文件操作等各種功能。結(jié)果表明：利用該嵌入式USB主機(jī)系統(tǒng)對(duì)具體U盤中的文件進(jìn)行讀操作時(shí)，平均速度為60～80KB/S，對(duì)之進(jìn)行寫操作時(shí)，平均速度為40～50KB/S。該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了便攜式，擺脫了PC機(jī)對(duì)USB設(shè)備的控制，無(wú)需PC主機(jī)即可對(duì)USB設(shè)備進(jìn)行讀寫操作，具有廣闊的應(yīng)用前景。程序主要采用C語(yǔ)言編寫，因此它可以很方便地移植到其它處理器中。

本文創(chuàng)新之處：目前，市場(chǎng)上脫離PC對(duì)U盤操作的單純產(chǎn)品很少，而且有些此功能的產(chǎn)品都有一定的應(yīng)用背景。本設(shè)計(jì)開發(fā)了U盤對(duì)拷器，留有擴(kuò)展口，可作U盤對(duì)拷器用，也可在此基礎(chǔ)上作二次開發(fā)。

參考文獻(xiàn)
[1] 王成儒.USB 2.0原理與工程開發(fā)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.1
[2] 伊勇，王洪成.單片機(jī)開發(fā)環(huán)境uVision2使用指南及USB固件編程與調(diào)試[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.11
[3] 李群芳 張士軍編.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)（第2版）[M].西安：電子工業(yè)出版社，2005.1
[4] 郭文彬 孫智權(quán)等. 基于NiosⅡ的usb接口模塊設(shè)計(jì)[J]．微計(jì)算機(jī)信息，2006,10-2:278-279。