基于μCLinux的USB驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)

摘 要：μClinux是一種面向嵌入式微處理器的微型操作系統(tǒng)，已經(jīng)在嵌入式操作系統(tǒng)中占有重要地位。在此介紹FTDI公司的USB芯片F(xiàn)T245BL的主要性能、工作原理，并將其應(yīng)用在Blackfin ADSP-BF533微處理器的嵌入式開發(fā)平臺上，說明在μClinux下編寫與加載USB接口芯片F(xiàn)T245BL的驅(qū)動程序方法，實現(xiàn)了DSP主板的 USB端口通信。
關(guān)鍵詞：μClinux；嵌入式系統(tǒng)；FT245BL；設(shè)備驅(qū)動程序


0 引 言
μClinux是針對嵌入式控制領(lǐng)域的操作系統(tǒng)，它繼承了Linux內(nèi)核的絕大部分特性，專為沒有內(nèi)存管理單元MMU的嵌入式微處理器而設(shè)計。它內(nèi)核小，效率高，源代碼開放，包含了完整的TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ADSP-BF533是ADI公司Blackfin系列的高速數(shù)字信號處理器芯片。 Blackfin系列是ADI與Intel聯(lián)合開發(fā)的體現(xiàn)高性能體系結(jié)構(gòu)的首款第四代DSP產(chǎn)品，16位定點DSP內(nèi)核，新型指令結(jié)構(gòu)，支持C／C++編程，主頻達(dá)600 MHz，內(nèi)核電壓1．2 V，具有動態(tài)電源管理能力，功耗低，擴(kuò)展能力強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于各種信號處理。
這里使用基于Blackfin ADSP-BF533微處理器的μClinux開發(fā)板，在對外通信時需用到USB接口。結(jié)合實際情況，選擇FTDI公司推出的USB芯片F(xiàn)T245BL。主要介紹USB芯片F(xiàn)T245BL的工作原理和電路設(shè)計，以及如何在μClinux操作系統(tǒng)下編寫和添加其驅(qū)動程序的方法。


1 FT245BL工作原理與電路設(shè)計
傳統(tǒng)USB芯片要求設(shè)計人員對USB的標(biāo)準(zhǔn)、Firmware編程及驅(qū)動程序的開發(fā)等有較深入的理解，工作量大，開發(fā)周期長，需要經(jīng)驗豐富的設(shè)計者才能完成；而FTDI(Future Technology Devices Intl.Ltd．)公司推出的USB芯片F(xiàn)T245BL集成了微控制器，并且把實現(xiàn)USB通信協(xié)議的固件程序直接固化在芯片中，同時提供了PC端的沒備驅(qū)動程序，用戶只需進(jìn)行必要的硬件設(shè)計和簡單的軟件編程，所以大大降低了開發(fā)難度。
1．1 功能結(jié)構(gòu)
FT245BL是FTDI公司的一款并行FIFO雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)腢SB芯片，對于微處理器它提供8位并行數(shù)據(jù)總線D0～D7，對于外部主機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)串行總線或虛擬接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)1 MB／s，提供USBl．1／2．O規(guī)范的全速物理接口，支持UHCI／OHCI／EHCI主控制器。
FT245BL芯片的內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示，芯片主要由3．3 V穩(wěn)壓器、USB收發(fā)器、串行接口引擎(SIE)、USB協(xié)議引擎和先進(jìn)先出(FIFO)控制器、6 MHz振蕩器、8×倍頻器、USB鎖相環(huán)、復(fù)位器、E。PROM接口等構(gòu)成。其內(nèi)部設(shè)置了2個FIFO數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一個是128 B的接收緩沖區(qū)；一個是384 B的發(fā)送緩沖區(qū)。串行接口引擎用來完成USB數(shù)據(jù)的串／并雙向轉(zhuǎn)換；USB協(xié)議引擎用于管理來自USB設(shè)備控制端口的數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)USB主機(jī)控制器需要的 USB底層協(xié)議。
1．2 工作原理
DSP與FT245BL接口框圖如圖2所示。主板CPLD用AMS[0：3]和高5位地址線(A19～A15)進(jìn)行譯碼；FT245BL的TXE和RXF 信號在查詢地址有效時，通過DSP讀取其狀態(tài)，判斷是否發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)；TXE用于判斷發(fā)送FIFO是否滿，0為不滿，1為滿，當(dāng)TXE為0時，外部 DSP向發(fā)送FIFO緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)，直到發(fā)送數(shù)據(jù)全部寫入；RXF用于判斷接收FIFO是否有數(shù)據(jù)，只要數(shù)據(jù)個數(shù)≥1，RXF就為低，通知DSP可以讀取數(shù)據(jù)。FT245BL的RD和WR信號在讀寫地址有效時，分別與DSP的ARE和AWE相連，DSP可以讀取接收數(shù)據(jù)和寫入發(fā)送數(shù)據(jù)。