基于嵌入式Linux系统和OTG协议的USB接口模块的设计

论文摘要

由于USB接口的迅速发展和它所具有的热插拔、即插即用、节省系统资源、传输可靠、提供电源、共享式通信和低成本等特点,越来越多的外围设备采用该接口来实现和PC机的连接。然而,传统的USB接口不能实现两个设备之间的相互通信,针对这一问题,行之有效的解决方法是采用符合OTG规范的USB接口。USB接口的发展现状表明符合OTG规范正在成为USB接口发展的趋势。本设计采用三星公司开发的ARM9实验开发平台,实现了符合USB OTG规范的USB接口,即在传统的USB设备的基础上,实现具有USB主机功能。在实现该设计的过程中主要做三个方面的工作:嵌入式Linux操作系统移植、USB主机和设备驱动设计、调试和验证所设计的驱动程序。在开发板上移植嵌入式Linux操作系统的过程中,烧写了引导程序来启动操作系统内核,修改、添加了部分内核代码,使操作系统支持yaffs2文件系统、USB设备和USB主机功能。在成功移植Linux操作系统的基础上,设计了USB主机和设备驱动程序,实现目标板对USB设备的识别和读写,同时使目标板能够被PC机识别和读写。调试了主机和设备驱动程序的实现。测试结果表明,所设计的USB接口实现了该设计主要功能——目标板能够识别和读写USB设备。因此,可以将该接口嵌入到各类电子产品中,实现相互连接通信,迎合市场的需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.3 USB总线协议和OTG通信协议
• 1.3.1 USB总线协议
• 1.3.2 OTG通信协议
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 基于ARM9 的嵌入式Linux系统移植
• 2.1 操作系统移植的必要性
• 2.1.1 ARM9 内核的体系结构
• 2.1.2 嵌入式Linux操作系统的主要特点
• 2.1.3 移植操作系统的主要内容
• 2.2 嵌入式Linux操作系统内核的移植
• 2.2.1 建立交叉编译环境
• 2.2.2 引导程序bootloader
• 2.2.3 嵌入式Linux内核移植
• 2.2.4 内核支持yaffs2 文件系统
• 2.3 本章小结
• 第3章 USB主机驱动程序的实现
• 3.1 USB主机
• 3.1.1 USB主机和设备的通信模型
• 3.1.2 主机和设备间的数据传输
• 3.2 USB host接口的特点
• 3.3 USB主机驱动程序的分析与移植
• 3.3.1 主机驱动工作流程
• 3.3.2 主机驱动程序的分析与移植
• 3.3.3 操作系统内核支持USB设备功能
• 3.4 本章小结
• 第4章 USB设备驱动程序的设计
• 4.1 USB设备
• 4.1.1 USB设备状态
• 4.1.2 USB设备操作和请求
• 4.1.3 USB描述符
• 4.2 USB设备驱动程序设计
• 4.2.1 USB设备驱动工作流程
• 4.2.2 USB设备驱动程序设计
• 4.3 嵌入式Linux操作系统对USB设备驱动的管理
• 4.4 本章小结
• 第5章 主机和设备驱动程序的调试
• 5.1 烧写嵌入式Linux操作系统内核映像
• 5.1.1 烧写引导程序vivi
• 5.1.2 烧写嵌入式Linux操作系统内核
• 5.2 主机和设备驱动的调试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 1
• 附录 2
• 致谢