PXA255处理器USB主机控制功能研究

论文摘要

USB总线从诞生之日起，就一直处在不断地自我完善中，USB协议从1．1过渡到2．0、USB OTG1．0、PowerUSB、WUSB等USB技术不断地涌现并得到实际应用。USB技术正朝着更广泛的方向发展，随着USB新技术的不断出现，USB的应用领域也越发的广泛。USB技术的引入使嵌入式系统能根据USB总线的各种选择，来提供各种不同级别的解决方案，或者结合这些选择来实现更多的功能。PXA255处理器是一款高度集成的32位RISC处理器，是Kscale系列中广泛应用的一款处理器。PXA255是高性能、低功耗处理器，它能够达到MIPS／mW。它集成了LCD控制器、音频编／解码器等，是面向嵌入式市场如：手持设备、无线互连网、存储设备等的架构。PXA255处理器本身只集成了一个USB功能设备控制器，使PXA255只能作为USB设备被USB主机访问到。本论文的工作使PXA255处理器实现了访阿USB设备的主机接口功能。在PXA255的系统上集成一个具备USB主机控制器功能的外设，PXA255处理器通过控制这个USB主机控制器从而实现对USB设备的控制和访问。硬件平台是XSBase255，软件采用ADS1．2。研究分成两个主要部分：PXA255处理器和CY7C67300的主机控制器功能实现。论文首先以对PXA255处理器的研究为基础，研究了它的系统初始化程序设计，特别是存储器管理，实现了PXA255存储空间的地址重映射。并总结了论文中代码的编程风格和过程。接着介绍了PXA255处理器与USB主机／设备控制器CY7C67300的硬件连接和软件通信的方式和方法，实现PXA255利用CY7C67300来获取USB设备信息及对USB鼠标报告描述符进行获取和解析。最后介绍PXA255如何根据USB鼠标的报告作出LCD屏上鼠标移动和按键操作等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统的组成
• 1.2 嵌入式处理器
• 1.2.1 ARM架构处理器
• 1.2.2 XScale架构处理器
• 1.3 USB与USB控制器
• 1.3.1 USB控制器芯片
• 1.3.2 赛普拉斯USB控制器
• 1.3.3 无线USB
• 1.4 本论文所做的工作
• 1.4.1 嵌入式USB主机控制器的功能意义
• 1.4.2 PXA255系统上的USB控制
• 第二章 PXA255系统程序设计
• 2.1 程序的执行特点
• 2.1.1 映像文件
• 2.1.2 系统复位
• 2.1.3 地址映射
• 2.2 系统初始化
• 2.2.1 系统启动流程
• 2.2.2 详细步骤
• 2.2.2.1 设置入口指针
• 2.2.2.2 设置异常中断向量表
• 2.2.2.3 屏蔽所有中断
• 2.2.2.4 初始化存储器系统
• 2.2.2.5 系统时钟
• 2.2.2.6 初始化堆栈
• 2.2.2.7 初始化应用程序执行环境
• 2.2.2.8 切换到用户模式、使能异常中断
• 2.2.2.9 初始化通用输入/输出口
• 2.2.2.10 呼叫主应用程序
• 2.3 PXA255存储器系统
• 2.3.1 PXA255的存储器接口及初始化
• 2.3.1.1 SDRAM接口
• 2.3.1.2 静态存储器接口
• 2.3.2 PXA255的存储器地址空间重映射
• 2.3.3 PXA255的存储器管理单元MMU
• 2.3.4 MMU中地址变换过程
• 2.3.4.1 基于一级页表的地址变换过程
• 2.3.5 PXA255中虚拟存储空间的建立
• 2.3.5.1 存储器地址上卷
• 2.3.5.2 判断一个区域上的SDRAM大小的程序说明
• 2.3.5.3 判断PXA255上所有SDRAM的大小
• 2.3.5.4 存储器中页表的建立
• 2.3.5.5 MMU寄存器设置
• 2.3.5.6 代码搬移
• 2.3.5.7 LCD控制器的虚拟地址映射
• 2.4 小结
• 第三章 cy7c67300实现USB主机控制
• 3.1 CY7C67300简介
• 3.2 CY7C67300的HPI接口描述
• 3.3 引导配置接口
• 3.4 CY7C67300的操作模式
• 3.4.1 协处理器模式
• 3.3.2 独立模式
• 3.5 在协处理器模式下使用HPI
• 3.5.1 HPI硬件描述
• 3.5.2 HPI寄存器
• 3.5.2.1 HPI邮箱端口寄存器
• 3.5.2.2 HPI状态端口寄存器
• 3.6 CY7C67300 BIOS
• 3.6.1 HPI的LCP
• 3.6.2 LCP命令的使用
• WRITE_CTRL_REG'>3.6.2.1 COMM_WRITE_CTRL_REG
• EXEC_INT'>3.6.2.2 COMM_EXEC_INT
• 3.7 配置CY7C67300为USB主机控制器
• 3.8 小结
• 第四章 cy7c67300对USB设备的控制
• 4.1 CY7C67300事务处理方法
• 4.1.1 第一种方法:寄存器设置
• 4.1.2 第二种方法:数据结构
• 4.1.2.1 传输描述符
• 4.1.2.2 传输描述符的旗语
• 4.1.2.3 TD SIE Mailbox Message
• 4.1.3 读取设备描述符的事务处理
• 4.1.3.1 建立阶段的事务处理
• 4.1.3.2 SETUP事务的传输描述符
• 4.1.3.3 数据阶段的事务处理
• 4.1.3.4 IN事务的传输描述符
• 4.1.3.5 状态阶段的事务处理
• 4.1.3.6 OUT事务描述符
• 4.2 CY7C67300初始化一个USB设备
• 4.2.1 地址分配
• 4.2.2 控制端点最大数据包长度
• 4.2.3 配置USB设备
• 4.2.4 USB设备的其它信息
• 4.3 HID设备类
• 4.3.1 HID设备的识别
• 4.3.2 HID设备各描述符的获取过程
• 4.3.3 USB鼠标的报告描述符
• 4.3.3.1 从USB设备读取HID报告描述符
• 4.3.3.2 对USB鼠标报告描述符的解析
• 4.3.4 从USB设备中读取设备报告
• 4.3.4.1 操作方法
• 4.3.4.2 HID设备中断IN事务
• 4.4 PXA255对鼠标报告的利用
• 4.4.1 鼠标的移动
• 4.4.2 鼠标位置的确定
• 4.4.3 对鼠标按键的响应
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 5.1 论文实验
• 5.1.1 实验开发平台
• 5.1.2 实验过程
• 5.1.3 实验结果
• 5.2 论文的结论
• 5.3 论文中遇到的问题
• 5.4 论文中需要改进的地方
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 已发表的论文目录