嵌入式操作系統(tǒng)中USB雙向通信的實現
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(3)嵌入式操作系統(tǒng)端應用程序讀寫USB過程
讀函數：void ReadUSB(unsigned char * ReadBuffer, DWORD size)函數：
功能：嵌入式系統(tǒng)應用程序通過USB接口讀取上位機(PC)的數據。
參數說明：unsigned char*ReadBuffer存放數據的指針，DWORD size為要讀出的數據的尺寸（單位：B）。
實現過程：首先判斷循環(huán)隊列是否為空，不為空則判斷自身信號量是否可用，若可用，則從隊列中讀取一字節(jié)，每讀一字節(jié)后向USB任務中的BulkOutGet函數（直接讀取OUT的FIFO函數）發(fā)出一個信號量，通知BulkOutGet函數隊列此時可以向OUT循環(huán)隊列中寫入數據，接著重新判斷，依次逐字節(jié)從OUT循環(huán)隊列中讀取數據，直到讀完要求數據大小為止。當循環(huán)隊列為空時，首先發(fā)一個信號量，通知BulkOutGet函數應向本隊列中寫入數據了，然后復位自身信號量，接著調用等待信號量的函數，直到信號量到時才接著讀取。若超時，則向嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)出超時通知，同時通過向控制包中寫入超時狀態(tài)（0x01）來向上位機(PC)發(fā)出超時信號。
寫函數：void WriteUSB(unsigned char*Write Buffer,DWORD size)函數：
功能：嵌入式系統(tǒng)應用程序通過USB接口向上位機（PC）發(fā)送數據。
參數說明：unsigned char * WriteBuffer 存放數據的指針，DWORD size為要寫入的數據的尺寸（單位：B）。
實現過程：首先判斷循環(huán)隊列是否滿，不為滿則判斷自身信號量是否可用，若可用，則向隊列中寫入一字節(jié)，每寫入一字節(jié)后向USB任務中的BulkInDataSet（直接寫IN的FIFO函數）函數發(fā)出一個信號量通知此函數此時可以從IN循環(huán)隊列中讀取數據；然后接著重新判斷依次逐字節(jié)向IN循環(huán)隊列寫入數據，直到寫完要求數據大小的數據為止。當循環(huán)隊列滿時，先發(fā)一個信號量通知BulkInDataSet函數應從隊列中取走數據，再復位自身信號量，接著調用等待信號量的函數，直到信號量到時才接著寫入,若超時，則向嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)出超時通知，同時通過向控制包中寫入超時狀態(tài)（0x02）來向上位機(PC)發(fā)出超時信號。
(4) USB塊傳輸函數
USB塊傳輸函數是直接和USB硬件打交道的函數，他們直接讀取IN和OUT傳輸通道的FIFO。voi d BulkInDataSet(void)：其功能是IN傳輸過程，即從IN循環(huán)隊列中讀取數據并向IN FIFO中寫入數據，再對嵌入式操作系統(tǒng)信號量做相應處理。
void BulkOutDataGet(void)其功能是OUT傳輸過程，即從OUT FIFO中讀出數據并向OUT循環(huán)隊列中寫入數據，再對嵌入式操作系統(tǒng)信號量做相應處理。
(5) 嵌入式操作系統(tǒng)USB 任務調用函數
void SystemInit(void)：MCU初始化（微處理器各控制寄存器和狀態(tài)初始化過程）
void USBInit(void)：USB初始化（包括對循環(huán)隊列分配內存等）
void USBThread(void)：USB運行體（USB工作過程對USB中斷進行處理主要包括USB塊傳輸函 數、USB中斷狀態(tài)分析處理等）。
void FreeUSB(void)：關閉USB和釋放由malloc函數分配的循環(huán)隊列所占內存
3.2上位機（PC）部分
ＵＳＢ函數層（ＵＳＢＤ及ＨＣＤ）由Ｗｉｎｄｏｗｓ９８提供，負責管理ＵＳＢ設備驅動程序與ＵＳＢ控制器之間的通信、加載及卸載ＵＳＢ驅動程序等。具體方法是通過DriverWorks軟件生成上位機(PC)機端USB驅動程序模板［3］，根據下位機的情況處理相應的讀寫部分，最后通過封裝基本API函數ReadFile,WriteFile來實現用戶態(tài)應用程序與PC機USB驅動程序的隔離，使PC的應用層對USB的使用如同對串口的使用一樣方便，給用戶態(tài)應 用程序提供有了3個接口函數：
unsigned char Read(void *pReadBuffer,DWORD Size)：從下位機中讀取數據
參數說明：void *pBuffer：存放讀取數據的緩沖，DWORD Size：需讀取數據的大?。ㄗ止?jié)數）
返回值：
0x10：驅動出錯（指Windows USB 驅動程序出錯）
0x20：內存空間不足
0x30：請求的數據大小為0 B
0x02：下位機發(fā)送軟超時
0x08：讀取成功
unsigned char Write(void *pWriteBuffer,DWORD Size)：發(fā)送數據到下位機
參數說明：void *pBuffer; 存放寫入數據的緩沖，DWORD Size; 需寫入數據的大小（字節(jié)數）。
返回值：
0x10：USB驅動出錯(Windows USB 驅動程序出錯)
0x20：內存空間不足
0x30：請求的數據大小為0 B
0x01：下位機讀取數據軟超時
0x04：發(fā)送成功
void RequestUSB(void *pRequestBuffer,DWORD Size=5)：讀取下位機返回的操作狀態(tài)。
參數說明：void *pRequestBuffer：5 B控制包緩沖
其中每次Read或Write函數的調用被分為若干次讀/寫發(fā)送。具體處理是： 設待讀寫的數據字節(jié)數為X B，當X=5B時，分割為X1=4 B和X2=1 B兩次發(fā)送(由于自定義包是5 B，為了與自定義控制包區(qū)分開)；當5 B
4 結語
基于S1C33L11芯片在嵌入式操作系統(tǒng)基礎上實現的USB雙向通信嚴格遵循ＵＳＢ1.1協(xié)議，充分利用了S1C33L11芯片的內置功能和嵌入式操作系統(tǒng)的作用，具有交互作用強、嵌入式操作系統(tǒng)中設備無關性好的特點。
參考文獻
［1］Universal Serial Bus Specification Revision 1.1［S］1998，23：15-206.
［2］［美］. Jan Axclson.USB開發(fā)大全［M］.陳逸譯.北京：中國電力出版社，2001.
［3］武安河，邰銘，于洪濤.Win2000/XP WDM設備驅動程序開發(fā)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.(end)
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