基于嵌入式系统的USB开发与研究 ——嵌入式USB存储系统的设计

论文摘要

随着信息技术的发展和后PC时代的到来,嵌入式产品成为当今IT产业的重要需求之一,同时巨大的嵌入式应用也对嵌入式设备提出了更高的要求,用户也由原要求“能用”转变为用得舒适,便捷。这对嵌入式系统开发提出了更高的要求。本文首先对当前国内外USB发展概况,课题的来源、特点、意义进行阐述;其次讲述了嵌入式系统的定义、特点、组成以及嵌入式系统的开发流程和发展趋势,分析了USB的拓扑结构、总线传输协议和工作原理;然后对系统的硬件平台进行了介绍,从ARM微处理器到数据存储模块;接着详细地分析了软件设计过程,系统功能模块的介绍,处理器和各个系统模块的初始化,UC/OSII操作系统移植过程的实现,mass storage协议的分析和USB Host驱动的实现,以及文件系统的分析和实现过程;最后,分析了在系统调试过程中遇到的问题,并给出了相应的解决方案。论文所设计的USB Host系统已经能够在以PHILIP LPC2210微处理器和PHILIP ISP1161主机控制器为硬件平台、UC/OS-II实时操作系统为软件平台的系统中稳定运行,完成了与大容量USB存储类设备（闪存）进行正常通讯,包括USB存储类设备的插拔识别、设备枚举和驱动加载、建立目录、数据内容读写等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概论
• 1.2 国内外对USB 研究发展概况
• 1.3 课题的来源及完成的研究工作
• 1.4 课题的特点
• 1.5 课题研究的意义
• 1.6 本文章节的安排
• 第二章 嵌入式系统和USB 简介
• 2.1 嵌入式系统的基本概念
• 2.1.1 嵌入式系统的定义、特点及组成结构
• 2.1.2 嵌入式系统的开发流程
• 2.1.3 嵌入式系统的应用及发展趋势
• 2.2 USB 的拓扑结构
• 2.2.1 USB 主机
• 2.2.2 USB 设备
• 2.2.3 USB 集线器
• 2.3 USB 总线传输协议
• 2.3.1 USB 数据传输的基本结构
• 2.3.2 USB 数据传输类型
• 2.4 USB 系统的工作原理
• 2.4.1 USB 设备的枚举过程
• 2.4.2 USB 设备的描述符及标准请求命令
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统硬件平台介绍
• 3.1 ARM 概述
• 3.2 ARM 微处理器的特点及结构
• 3.3 微处理器LPC2210 简介
• 3.4 硬件平台概述
• 3.5 USB 芯片选择
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件功能模块
• 4.2 处理器与各系统模块的初始化程序设计
• 4.3 UC/OS-II 操作系统的移植
• 4.3.1 选择UC/OS-II 的原因
• 4.3.2 系统移植过程
• 4.4 USB 主机系统软件的实现
• 4.4.1 设备驱动的框架
• 4.4.2 大容量存储设备类协议
• 4.4.3 USB HOST 的实现
• 4.5 文件系统的实现
• 4.5.1 主引导区（MBR）
• 4.5.2 文件分配表（FAT）
• 4.5.3 文件目录表（FDT）
• 4.5.4 数据区（DATA）
• 4.5.5 FAT 文件系统安装
• 4.5.6 目录操作的实现
• 4.5.7 文件操作的实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统调试
• 5.1 检查器件工作与否
• 5.2 ARM 部分的调试
• 5.3 USB 设备调试
• 5.4 MASS STORAGE 协议检查
• 5.5 上位机应用程序测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 项目总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文