基于DSP的主动、从动USB接口开发

论文摘要

本文介绍了基于TMS320C55x DSP的主动、从动USB接口开发。该系统的主动USB接口部分实现对U盘的操作,而从动USB接口部分完成与PC机的通信。TMS320C55x DSP是德州仪器(TI)C5000 DSP系列里的新一代产品,它继承了C54x的发展趋势,低功耗、低成本,在有限的功率条件下,保持最好的性能。广泛应用于个人通信系统,便携式声音播放器,个人数字医疗设备,数码相机等领域。而55x DSP中的TMS320C5507和TMS320C5509两款芯片自带USB从动模块,可以与PC机通信。在此基础上增加USB主动接口,完成对U盘的操作。从而可以实现整个系统的USB双向通信。本文就是遵循这种设计思想对已有的基于TMS320C55xDSP的系统上配置USB主动接口,实现主从两种通信。本系统选用TI公司的DSP TMS320VC5509作为主CPU,选用Cypress公司的SL811作为USB主机控制芯片,开发主动、从动USB接口。系统硬件具有成本低、功耗小、速度快等特点。在主动USB接口的软件设计上,系统完成了USB主机控制器驱动程序、核心驱动程序以及用户软件的设计,可很好地完成设备的枚举、配置等功能;系统支持Mass Storage类协议,并建立了精简的FAT文件系统,可以完成对U盘上文件的读、写等操作。在从动USB接口的软件设计上,系统完成了设备端的DSP固件程序的设计和PC机端的设备驱动程序及用户应用程序的开发,以实现该模块作为设备时与PC主机的数据传输。按照论文中提出的方法,完成了主动、从动USB接口的开发。实验证明本系统运行稳定,代码精简,具有很好的可移植性。论文针对所设计的系统做了总结和分析,并对嵌入式系统中USB主机的发展前景作了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究目的
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 目前存在的问题
• 1.6 本课题研究设想和预期目标
• 第二章 USB协议及FAT16文件系统概述
• 2.1 USB简介
• 2.1.1 USB的特点
• 2.1.2 USB系统体系和拓扑结构
• 2.1.3 USB协议简介
• 2.2 USB数据通信结构
• 2.2.1 USB通信模型
• 2.2.2 数据通信协议简介
• 2.2.3 数据传输类型
• 2.3 USB协议栈设备框架
• 2.3.1 标准USB描述符
• 2.3.2 标准USB设备请求命令
• 2.3.3 USB总线枚举
• 2.4 USB设备类
• 2.4.1 Mass Storage设备类和Mass Storage的子类命令
• 2.4.2 Bulk-Only类传输协议
• 2.5 USB主机
• 2.5.1 USB主机系统结构
• 2.5.2 USB主机控制器
• 2.5.3 USB主机控制器驱动程序
• 2.5.4 USB核心驱动程序
• 2.5.5 USB客户软件
• 2.6 FAT16文件系统
• 2.7 小结
• 第三章 主动、从动USB接口的整体设计方案
• 3.1 主动USB接口的实现方案
• 3.1.1 主动USB接口采用的硬件整体结构
• 3.1.2 USB主控制芯片的选择
• 3.2 从动USB接口的实现途径和方案
• 3.3 小结
• 第四章 主动、从动USB接口的硬件实现
• 4.1 主动USB接口的硬件设计
• 4.1.1 核心处理器DSP
• 4.1.2 USB主/从控制器芯片SL811HS
• 4.1.3 TMS320VC5509A与SL811HS通信接口设计
• 4.1.4 电源电路TPS767D301
• 4.1.5 硬件系统的上电程序加载
• 4.1.6 系统时钟
• 4.2 从动USB接口的硬件设计
• 4.2.1 TMS320VC5509A的USB模块结构
• 4.2.2 USB模块的通信过程
• 4.3 存储空间的分配
• 4.4 小结
• 第五章 主动USB接口的软件设计
• 5.1 DSP与SL811的通信程序设计
• 5.1.1 主机控制器的驱动程序实现
• 5.1.2 SL811HS初始化设计
• 5.2 USB主机协议软件的实现
• 5.2.1 USB主机最底层数据包的发送与接收
• 5.2.2 实现标准的USB请求命令
• 5.2.3 USB枚举的实现
• 5.3 Mass Storage类协议的实现
• 5.3.1 CBW和CSW的定义
• 5.3.2 单批量Bulk-Only传输协议的实现
• 5.3.3 SPC-2和RBC子类请求命令的实现
• 5.4 FAT16文件系统的实现
• 5.4.1 FAT16文件系统基本操作函数的实现
• 5.4.2 FAT文件系统调用的实现
• 5.5 软件调试及系统功能验证
• 5.6 小结
• 第六章 从动USB接口的软件设计
• 6.1 从动USB接口的软件结构概述
• 6.2 USB设备端的固件程序
• 6.3 PC机端的驱动程序
• 6.3.1 WDM概述
• 6.3.2 USB驱动程序分析
• 6.3.4 设备驱动程序的开发
• 6.4 用户应用程序
• 6.4.1 应用程序与WDM的通信原理
• 6.4.2 用户应用程序的开发
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录A 原理图
• 在学研究成果
• 致谢