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嵌入式USB HOST与OTG功能的研究

作　者: 吴元友
导　师: 李全利
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: USB主机 S3C44B0 SL811HS USB OTG
分类号: TP334.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


USB是一种高速度、低成本和即插即用的总线技术,应用广泛。但是USB必须严格遵守主从结构,主机HOST扮演着核心位置,任何一次USB数据的传输都必须由主机发起,而现实中大量扮演主机角色的是个人电脑PC。伴随着当前电子信息技术的飞速发展,USB技术开始走进工控设备、家电、通信产品等领域,人们希望这些设备能脱离PC直接通过USB接口和外设通信。而随着嵌入式产品的流行,USB HOST的需求也越来越明显,国内外先进厂商也开始纷纷把目光转向嵌入式USB HOST技术。本文从满足我国嵌入式系统及便携式电子产品对USB设备的使用需求出发,首先分析了USB技术的体系结构和特点,包括总线工业标准、拓扑结构、协议定义和传输方式;同时分析了USB OTG的规范、设备类型、系统和驱动结构等;接着详细介绍了一种实现USB HOST系统的方法:结合现有的嵌入式操作系统uCLinux移植技术,利用高性能、多功能与高扩展性的ARM处理器S3C44B0X和具有实现主机控制器功能的SL811HS芯片,设计并实现USB HOST功能。硬件上按照器件选择、功能模块和电路设计等方面加以介绍,特别详细介绍了S3C44B0X处理器和SL811HS主机控制器芯片。软件上则主要讨论USB主控制器驱动程序、USB核心驱动程序、USB Mass Strage类协议和相应的文件系统的编写。论文在系统设计的过程中,详细说明了各部分应该注意的重点以及实现的难点,对相关开发人员有一定的借鉴意义。最后就此系统设计做了总结和分析,并对嵌入式USB HOST系统的发展和应用前景做了展望。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-13
  1.1 课题研究的背景  10-12
  1.2 课题研究的意义  12
  1.3 本文的主要研究内容  12-13
第2章 USB 协议  13-32
  2.1 USB 的简介  13-14
  2.2 USB 的特点  14-15
  2.3 USB 的通信协议  15-18
  2.4 USB 的体系结构  18-22
  2.5 Mass Storage 类协议  22-26
  2.6 OTG 规范协议  26-29
  2.7 OTG 设备类型  29-30
  2.8 USB OTG 的系统结构  30
  2.9 驱动结构  30-31
  2.10 本章小结  31-32
第3章 嵌入式 USB HOST 系统的总体设计  32-39
  3.1 嵌入式系统概述  32-33
  3.2 嵌入式硬件系统  33-36
  3.3 嵌入式软件系统  36-37
  3.4 嵌入式 USB HOST 的硬件设计思路  37-38
  3.5 嵌入式 USB HOST 的软件设计思路  38
  3.6 本章小结  38-39
第4章 嵌入式 USB HOST 系统的硬件实现  39-51
  4.1 硬件总体结构  39
  4.2 S3C44B0 和 SL811HS 芯片介绍  39-42
  4.3 S3C44B0 与 SL811HS 连接的电路设计  42-43
  4.4 SL811HS 外围电路设计  43-44
  4.5 系统供电电路设计  44
  4.6 系统存储器电路设计  44-46
  4.7 串口电路设计  46
  4.8 JTAG 电路设计  46-48
  4.9 复位与晶振电路设计  48
  4.10 按键与 LCD 电路设计  48-50
  4.11 本章小结  50-51
第5章 嵌入式 USB HOST 系统的软件实现  51-69
  5.1 Bootloder 的实现  51-54
  5.2 操作系统 uCLinux 内核的移植  54-57
    5.2.1 总述  54-55
    5.2.2 内核的裁剪与配置  55-57
  5.3 USB HOST 驱动程序的实现  57-66
  5.4 用户交互模块驱动程序设计  66-67
    5.4.1 LCD 液晶模块驱动程序  66
    5.4.2 串口通信模块驱动程序设计  66
    5.4.3 键盘中断模块程序设计  66-67
  5.5 根文件系统的实现  67-68
  5.6 本章小结  68-69
第6章 USB HOST 系统的测试  69-73
结论  73-74
参考文献  74-77
附录  77-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 外部设备 > 接口装置、插件
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