32 位ARM 嵌入式系統(tǒng)擴(kuò)展USB 接口設(shè)計(jì)
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USB（Universal Serial Bus，通用串行總線）接口是1994 年Intel、Microsoft 等多家公司聯(lián)合推出的計(jì)算機(jī)外設(shè)互連總線協(xié)議。USB 接口支持1.5Mb/s、12Mb/s 和480Mb/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持控制、中斷、批量與實(shí)時(shí)4 種數(shù)據(jù)傳輸模式，讓外圍設(shè)備可以有彈性的選擇。不管是交換少量或是大量的數(shù)據(jù)，還是有無時(shí)效的限制，都有合適的傳輸類型。USB的實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)傳輸模式適合于高速實(shí)時(shí)音視頻數(shù)據(jù)流的傳送。
基于ARM（Advanced RISC Machines）處理器的32 位嵌入系統(tǒng)具有極高運(yùn)算速度和大容量的數(shù)據(jù)處理能力，常需要設(shè)計(jì)高速接口與其他設(shè)備通信，為此本文討論基于S3C44B0XARM7 處理器的嵌入式統(tǒng)擴(kuò)展USB 接口（設(shè)備端）的技術(shù)方案。
1 USB 接口原理
USB1.1 規(guī)范將USB 分為5 部分：控制器、控制器驅(qū)動(dòng)程序、USB 芯片驅(qū)動(dòng)程序、USB設(shè)備以及針對(duì)不同USB 設(shè)備的客戶端驅(qū)動(dòng)程序。
(1) 控制器（Host Controller）主要負(fù)責(zé)執(zhí)行由控制器驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出的命令。
(2) 控制器驅(qū)動(dòng)程序（Host Controller Driver）, 在控制器與USB 設(shè)備間建立通信管道（Pipe）。
(3) USB 驅(qū)動(dòng)程序（USB Driver），提供對(duì)不同USB 設(shè)備及芯片的支持。
(4) USB 設(shè)備（USB Device）, 有兩類USB 設(shè)備：一類稱為功能設(shè)備（Function），另一類是稱為USB 集線器（HUB）,可以連接多個(gè)USB 設(shè)備。
(5) USB 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（Client Driver Software）及特定應(yīng)用程序。
主控制器的驅(qū)動(dòng)軟件由操作系統(tǒng)支持，USB 設(shè)備開發(fā)人員一般只需編寫客戶驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)特定功能，設(shè)備端所有功能軟件需要全面設(shè)計(jì)。
USB 的四種數(shù)據(jù)傳輸模式分別是：控制型傳輸、中斷型傳輸、批量型傳輸、實(shí)時(shí)型傳輸。第一種在缺省通道中傳輸U(kuò)SB 接口本身的配置等控制信息，后面三種用于功能部件傳輸數(shù)據(jù)。中斷型用于鍵盤等的異步輸入輸出少量數(shù)據(jù)傳輸，批量傳輸主要用于象硬盤等塊設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，在中斷和批量的傳輸過程中要傳遞交互握手信號(hào)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。
實(shí)時(shí)傳輸對(duì)帶寬有嚴(yán)格要求，但允許有一定誤碼，省去了交互握手信號(hào)的傳遞，常用于音視頻碼流數(shù)據(jù)傳輸。四種類型數(shù)據(jù)都按帶寬要求分配在1ms 一幀的數(shù)據(jù)幀內(nèi)進(jìn)行傳輸，USB1.0 實(shí)時(shí)傳輸可得到的最大帶寬10.24Mbps。
2 嵌入式系統(tǒng)USB 接口設(shè)計(jì)
要滿足高性能ARM嵌入式系統(tǒng)的要求，擴(kuò)展USB接口必須選擇高性能USB控制器芯片，Philips公司的PDISUBD12 USB器件，是與微處理器配合使用的高性能USB接口器件，性價(jià)比很高。PDIUSBD12主要特性有：
(1) 符合USB 1.1 技術(shù)規(guī)范；
(2) USB控制器并行接口與處理器間的數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)2M 字節(jié)/秒；
(3) 在批量模式和同步模式下均可實(shí)現(xiàn)1M 字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率；
(4) 集成了FIFO存儲(chǔ)收發(fā)器，支持DMA 操作；
(5) 內(nèi)置時(shí)鐘倍頻PLL電路，可編程時(shí)鐘頻率輸出；
(6) 多中斷模式實(shí)現(xiàn)批量和同步傳輸；
評(píng)論