大规模USB设备烧录器的研制

论文摘要

嵌入式系统是当今最热门的概念之一,各种各样的嵌入式系统设备在应用数量上已经大大超过了通用计算机。而移动存储也是当前应用非常广泛的一种技术,它充分满足了方便、低成本、快速、可靠地转移大批量数据的需求,而且很好地支持了即插即用的用户需求。本文首先对USB协议、ARM体系结构、嵌入式Linux操作系统进行了深入的研究,分析和开发了USB主机驱动程序,并通过USB-HUB的制作,使主机程序可以对多个USB设备进行相应的操作。在Linux环境下,构建编译环境,编程实现了本次设计的基本功能。此后,通过Qt程序的编写,在PC上开发图形用户界面。在此基础上,通过对Bootloader、Kernal、FileSystem的移植,在ARM硬件平台上构建了嵌入式系统。并通过建立交叉编译环境,使编译后的主机程序可以在ARM嵌入式系统中运行。最后,通过Qt/Embedded和Qtopia的移植,使嵌入式系统支持图形用户界面,ARM平台完全实现了PC的功能。最终完成大规模USB设备烧录器的研制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本次设计的主要内容
• 第二章 USB 协议简介
• 2.1 USB 概述
• 2.1.1 USB 的出现和发展
• 2.1.2 USB 的优点
• 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 的传输类型
• 2.3.1 批量传输
• 2.3.2 控制传输
• 2.3.3 中断传输
• 2.3.4 等时传输
• 2.4 本章小结
• 第三章 ARM 及嵌入式系统概述
• 3.1 ARM 简介
• 3.1.1 ARM 体系结构概述
• 3.1.2 ARM 处理器内核的分类
• 3.2 嵌入式系统概述
• 3.2.1 嵌入式系统的定义
• 3.2.2 嵌入式系统的组成
• 3.2.3 嵌入式系统的特点
• 3.2.4 嵌入式系统的功能
• 3.3 嵌入式系统的开发流程
• 3.3.1 硬件平台的选择
• 3.3.2 软件系统的选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 Linux 系统及其移植概述
• 4.1 Linux 系统的发展与特色
• 4.2 Linux 系统简介
• 4.3 Linux 的特性
• 4.4 嵌入式操作系统的构成
• 4.5 本章小结
• 第五章 USB 驱动开发
• 5.1 设备驱动概述
• 5.1.1 设备驱动和文件系统的关系
• 5.1.2 内核空间和用户空间
• 5.1.3 设备支持
• 5.1.4 设备驱动中的数据结构及其使用
• 5.2 USB 驱动开发
• 5.2.1 USB 主机控制器驱动
• 5.2.2 USB 驱动
• 5.2.3 USB 设备驱动
• 5.2.4 USB 设备的传输时序
• 5.3 驱动程序的接口函数
• 5.3.1 USBD 与HCD 驱动程序接口
• 5.3.2 USBD 与设备类驱动程序接口
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统设计
• 6.1 硬件设计
• 6.1.1 ARM 硬件平台的构建
• 6.1.2 USB－HUB 的制作
• 6.2 功能软件的设计
• 6.2.1 编译环境的建立
• 6.2.2 Makefile 的编写
• 6.2.3 正则表达式的使用
• 6.2.4 GDB 调试工具的使用
• 6.2.5 USB 设备的识别
• 6.2.6 文件的拷贝
• 6.2.7 文件的删除
• 6.3 图形用户接口的设计
• 6.3.1 Qt 概述
• 6.3.2 主要的类
• 6.3.3 信号与槽
• 6.3.4 Qt 编程
• 6.4 嵌入式系统的移植
• 6.4.1 Bootloader 的移植
• 6.4.2 Kernal 的移植
• 6.4.3 文件系统的移植
• 6.4.4 系统文件的移植
• 6.4.5 交叉编译环境的建立
• 6.4.6 Qt 的移植
• 6.5 本章小结
• 第七章 系统测试
• 7.1 主机系统测试
• 7.1.1 测试目标
• 7.1.2 测试环境
• 7.1.3 测试计划
• 7.1.4 测试过程
• 7.1.5 测试结果
• 7.2 系统功能测试
• 7.2.1 测试目标
• 7.2.2 测试计划
• 7.2.3 测试结果
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文