基于ARM的嵌入式USB主机系统的研究

论文摘要

USB作为一种总线接口技术,如今被广泛应用于计算机领域,一些嵌入式系统中,人们也希望USB设备能够出现,可以用于扩展海量存储能力。但是在通用的USB拓扑结构中,USB设备无法脱离PC主机而存在。本文针对USB设备应用的局限性,对USB主机系统进行分析并做出设计规划,然后确定不同于主机电脑的嵌入式USB主机所需的软硬件条件及设计思路。此外考虑到U盘应用的普遍性,以其为USB设备,设计并实现了通过CH376接口芯片可与U盘通信的嵌入式USB主机系统模块。此模块实现了USB主机在嵌入式系统中的应用,使嵌入式设备无需计算机也可直接与传统的USB外设进行通信。在方案中嵌入式系统的核心MCU选用的是广泛应用且利于调试的STM32F103,进而设计和验证了整个模块。软件系统的设计采用的是任务调度机制,设计了一套API,提高了整个模块的通用性,使其易于移植到处理器不同的嵌入式系统中,也间接的提高了存储容量,可应用在不同的场合。根据本文提出的方法,即可实现USB主机系统的构建,对嵌入式USB主机的开发,使USB的应用脱离计算机具有普遍意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 USB 主机系统解决方案
• 1.4 课题研究主要内容
• 第2章 嵌入式USB 主机系统分析及其规划
• 2.1 USB 主机系统功能
• 2.2 USB 主机系统结构
• 2.2.1 USB 主机控制器
• 2.2.2 USB 主控制器驱动程序
• 2.2.3 USB 核心驱动程序
• 2.3 嵌入式USB 主机系统规划
• 2.3.1 嵌入式USB 主机硬件设计思路
• 2.3.2 嵌入式USB 主机软件功能模块
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式USB 主机系统硬件设计
• 3.1 中央处理器和主机接口芯片选择
• 3.1.1 中央处理器的选择
• 3.1.2 主机接口芯片
• 3.2 系统电路原理图
• 3.2.1 硬件总体设计框图
• 3.2.2 电源模块设计
• 3.2.3 主控制器模块电路设计
• 3.2.4 USB 下行端口设计
• 3.2.5 LCD 及按键LED 显示电路
• 3.2.6 串口通信模块
• 3.2.7 外部存储器模块电路设计
• 3.2.8 JTAG 测试口电路
• 3.3 本章小结
• 第4章 嵌入式USB 主机系统软件设计
• 4.1 本系统所用开发工具
• 4.2 嵌入式USB 主机系统源文件清单
• 4.3 主控制模块
• 4.4 USB HOST 模块
• 4.4.1 参数设置
• 4.4.2 CH376 初始化
• 4.4.3 CH376 与STM32F103 通讯程序设计
• 4.5 应用程序
• 4.6 本章小结
• 第5章 应用程序的仿真调试及实验结果
• 5.1 应用程序仿真调试
• 5.2 实验结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 参考文献
• 致谢