嵌入式操作系統(tǒng)中USB雙向通信的實現(xiàn)
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(3)嵌入式操作系統(tǒng)端應(yīng)用程序讀寫USB過程
讀函數(shù)：void ReadUSB(unsigned char * ReadBuffer, DWORD size)函數(shù)：
功能：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序通過USB接口讀取上位機(PC)的數(shù)據(jù)。
參數(shù)說明：unsigned char*ReadBuffer存放數(shù)據(jù)的指針，DWORD size為要讀出的數(shù)據(jù)的尺寸（單位：B）。
實現(xiàn)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(wù)中的BulkOutGet函數(shù)（直接讀取OUT的FIFO函數(shù)）發(fā)出一個信號量，通知BulkOutGet函數(shù)隊列此時可以向OUT循環(huán)隊列中寫入數(shù)據(jù)，接著重新判斷，依次逐字節(jié)從OUT循環(huán)隊列中讀取數(shù)據(jù)，直到讀完要求數(shù)據(jù)大小為止。當(dāng)循環(huán)隊列為空時，首先發(fā)一個信號量，通知BulkOutGet函數(shù)應(yīng)向本隊列中寫入數(shù)據(jù)了，然后復(fù)位自身信號量，接著調(diào)用等待信號量的函數(shù)，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(shù)：void WriteUSB(unsigned char*Write Buffer,DWORD size)函數(shù)：
功能：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序通過USB接口向上位機（PC）發(fā)送數(shù)據(jù)。
參數(shù)說明：unsigned char * WriteBuffer 存放數(shù)據(jù)的指針，DWORD size為要寫入的數(shù)據(jù)的尺寸（單位：B）。
實現(xiàn)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(wù)中的BulkInDataSet（直接寫IN的FIFO函數(shù)）函數(shù)發(fā)出一個信號量通知此函數(shù)此時可以從IN循環(huán)隊列中讀取數(shù)據(jù)；然后接著重新判斷依次逐字節(jié)向IN循環(huán)隊列寫入數(shù)據(jù)，直到寫完要求數(shù)據(jù)大小的數(shù)據(jù)為止。當(dāng)循環(huán)隊列滿時，先發(fā)一個信號量通知BulkInDataSet函數(shù)應(yīng)從隊列中取走數(shù)據(jù)，再復(fù)位自身信號量，接著調(diào)用等待信號量的函數(shù)，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(shù)
USB塊傳輸函數(shù)是直接和USB硬件打交道的函數(shù)，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(shù)據(jù)并向IN FIFO中寫入數(shù)據(jù)，再對嵌入式操作系統(tǒng)信號量做相應(yīng)處理。
void BulkOutDataGet(void)其功能是OUT傳輸過程，即從OUT FIFO中讀出數(shù)據(jù)并向OUT循環(huán)隊列中寫入數(shù)據(jù)，再對嵌入式操作系統(tǒng)信號量做相應(yīng)處理。
(5) 嵌入式操作系統(tǒng)USB 任務(wù)調(diào)用函數(shù)
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(nèi)存等）
void USBThread(void)：USB運行體（USB工作過程對USB中斷進(jìn)行處理主要包括USB塊傳輸函 數(shù)、USB中斷狀態(tài)分析處理等）。
void FreeUSB(void)：關(guān)閉USB和釋放由malloc函數(shù)分配的循環(huán)隊列所占內(nèi)存
3.2上位機（PC）部分
ＵＳＢ函數(shù)層（ＵＳＢＤ及ＨＣＤ）由Ｗｉｎｄｏｗｓ９８提供，負(fù)責(zé)管理ＵＳＢ設(shè)備驅(qū)動程序與ＵＳＢ控制器之間的通信、加載及卸載ＵＳＢ驅(qū)動程序等。具體方法是通過DriverWorks軟件生成上位機(PC)機端USB驅(qū)動程序模板［3］，根據(jù)下位機的情況處理相應(yīng)的讀寫部分，最后通過封裝基本API函數(shù)ReadFile,WriteFile來實現(xiàn)用戶態(tài)應(yīng)用程序與PC機USB驅(qū)動程序的隔離，使PC的應(yīng)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(yīng) 用程序提供有了3個接口函數(shù)：
unsigned char Read(void *pReadBuffer,DWORD Size)：從下位機中讀取數(shù)據(jù)
參數(shù)說明：void *pBuffer：存放讀取數(shù)據(jù)的緩沖，DWORD Size：需讀取數(shù)據(jù)的大?。ㄗ止?jié)數(shù)）
返回值：
0x10：驅(qū)動出錯（指Windows USB 驅(qū)動程序出錯）
0x20：內(nèi)存空間不足
0x30：請求的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)到下位機
參數(shù)說明：void *pBuffer; 存放寫入數(shù)據(jù)的緩沖，DWORD Size; 需寫入數(shù)據(jù)的大?。ㄗ止?jié)數(shù)）。
返回值：
0x10：USB驅(qū)動出錯(Windows USB 驅(qū)動程序出錯)
0x20：內(nèi)存空間不足
0x30：請求的數(shù)據(jù)大小為0 B
0x01：下位機讀取數(shù)據(jù)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(shù)說明：void *pRequestBuffer：5 B控制包緩沖
其中每次Read或Write函數(shù)的調(diào)用被分為若干次讀/寫發(fā)送。具體處理是： 設(shè)待讀寫的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)為X B，當(dāng)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(dāng)5 B
4 結(jié)語
基于S1C33L11芯片在嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的USB雙向通信嚴(yán)格遵循ＵＳＢ1.1協(xié)議，充分利用了S1C33L11芯片的內(nèi)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(shè)備無關(guān)性好的特點。
參考文獻(xiàn)
［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(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.(end)
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