嵌入式系统中USB设备驱动的研究与实现

论文摘要

嵌入式系统在许多领域飞速发展,各种嵌入式产品已产生巨大的经济效益,引起了国内外研究的热潮。嵌入式微控制器是嵌入式系统的核心,8/16位微控制器在运行速度、寻址能力和功耗等方面已较难满足相对较复杂的嵌入式应用场合,目前32位的ARM微控制器已得到广泛应用。通用串行总线（USB）融合了数据处理和通信技术,具有功能强大、易于扩展、传输速率高、实现成本低等特性,目前已发展成为应用非常广泛的一种总线形式,在嵌入式系统中有着举足轻重的地位。本文将嵌入式技术和USB技术相结合,构造了一个基于USB接口的海量存储设备,旨在解决固定电话上各种信息的存储问题。首先,以ARM-STR710开发板为硬件平台,设计了嵌入式USB存储设备的硬件部分,包括STR710FZ2T6芯片的USB接口电路设计和NAND Flash存储器电路设计两个部分。其次,在分析USB协议的控制传输方法、UFI命令规范、Bulk-Only传输规范的基础上,实现了USB标准请求函数、USB模块的收发缓冲区管理机制、基于SCSI-2的读写操作函数和中断处理程序。最后,在分析USB主机枚举过程的基础上,对本系统进行实验测试和结果分析,测试结果证明本方案可行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的学术背景及实际意义
• 1.1.1 USB 总线性能比较及特点
• 1.1.2 国内外USB 的研究及应用现状
• 1.2 嵌入式系统中USB 设备实现技术的研究方案
• 1.3 主要研究内容和论文结构
• 1.3.1 本课题主要工作
• 1.3.2 论文结构
• 第2章 USB 体系结构及协议概述
• 2.1 USB 系统简介
• 2.1.1 USB 主机
• 2.1.2 USB 设备
• 2.1.3 USB 连接
• 2.2 USB 系统的结构
• 2.2.1 功能层
• 2.2.2 USB 设备层
• 2.2.3 USB 总线接口层
• 2.2.4 USB 数据流模型
• 2.3 USB 事务处理
• 2.3.1 字段的格式
• 2.3.2 信息包的格式
• 2.3.3 事务处理
• 2.4 USB 数据传输
• 2.4.1 块传输
• 2.4.2 中断传输
• 2.4.3 同步传输
• 2.4.4 控制传输
• 2.5 差错控制
• 2.6 本章小结
• 第3章 USB 实验系统硬件电路设计
• 3.1 STR710FZ2T6 简介
• 3.1.1 STR710FZ2T6 概述
• 3.1.2 USB 接口
• 3.2 Flash 芯片K9F1208U0M 简介
• 3.2.1 K9F1208U0M 器件特性
• 3.2.2 K9F1208U0M 引脚定义
• 3.2.3 K9F1208U0M 存储器组织结构
• 3.2.4 K9F1208U0M 指令集
• 3.2.5 NAND FLASH存储器电路
• 3.3 JTAG 接口电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 USB 海量存储类设备的具体实现
• 4.1 USB 标准请求
• 4.2 USB 海量存储系统的描述符
• 4.2.1 设备描述符
• 4.2.2 配置描述符
• 4.2.3 接口描述符
• 4.2.4 端点描述符
• 4.3 Bulk-Only 传输协议及实现
• 4.3.1 BULK IN 处理
• 4.3.2 BULK OUT 处理
• 4.4 SCSI 命令
• 4.4.1 UFI Write（ ）写操作
• 4.4.2 UFI Read（ ）读操作
• 4.5 固件程序
• 4.5.1 中断服务程序
• 4.5.2 操作系统对设备的枚举过程
• 4.6 本章总结
• 第5章 系统测试和结果分析
• 5.1 USB枚举测试及结果分析
• 5.2 读写测试及结果分析
• 5.3 USB卸载及结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文工作与实验总结
• 6.2 展望未来
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间科研经历