基于S3C44B0X處理器和mClinux實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備兩種模式的應(yīng)用設(shè)計(jì)

引言

目前，USB 設(shè)備產(chǎn)品的應(yīng)用非常廣泛，但市場上能夠提供Host/Slave兩種模式的USB控制芯片并不多，本系統(tǒng)采用CYPRESS公司的SL811HST芯片作為USB接口的控制芯片，實(shí)現(xiàn)Host/Slave兩種工作模式。

系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)是以三星公司的S3C44B0X為嵌入式處理器，mClinux為操作系統(tǒng)的專用PDA，通過無線方式實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，同時(shí)也可通過USB接口直接控制USB打印機(jī)輸出。其中USB控制芯片采用CYPRESS公司的SL811HST芯片，它有兩種工作模式Host/Slave。模式的改變是由該芯片M/S腳的電平值決定，其值可以通過軟件設(shè)置來改變。當(dāng)置M/S腳為低電平時(shí)，它是Host模式，可以直接控制打印機(jī)；當(dāng)置M/S腳為高電平時(shí)，它是Slave模式，可以下載PC的最新資料，同時(shí)可對(duì)PDA充電電池充電。

硬件設(shè)計(jì)

三星公司的S3C44B0X是一款專為手持設(shè)備和通用設(shè)備而設(shè)計(jì)的，16/32位RISC 結(jié)構(gòu)的嵌入式處理器。

CYPRESS公司的SL811HST是嵌入式的USB 主機(jī)或外設(shè)接口控制器。其基本功能如下：

1） 支持USB 1.1 的全速和低速設(shè)備；

2） 虛擬的外部總線，使得僅需占用和外接CPU 的1 根地址線A0，數(shù)據(jù)線為8位；

3） 16 個(gè)內(nèi)部寄存器，可以對(duì)USB Host 進(jìn)行充分的控制；內(nèi)部多達(dá)256 字節(jié)的RAM，為USB 傳輸建立了足夠的緩沖區(qū)；

4） 操作電壓為3.3V，但是I/O 端口為5V Tolerant，因此可以自由地和5V 或3.3V 的CPU 系統(tǒng)連接；

5） 可接12MHz 或48MHz外置晶振，對(duì)其操作通過16個(gè)寄存器來完成。

GPE5是Host/Slave模式控制管腳，它同時(shí)同步控制USB接口的負(fù)載方式。GPE4口可以監(jiān)視USB接口上是否有主USB設(shè)備插入，如果有，VUSB為高電平；沒有則為低電平。GPE3口用于顯示USB設(shè)備是否處于就緒或相應(yīng)的Host/Slave模式工作狀態(tài)

軟件設(shè)計(jì)

在Linux操作系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)程序的加載方式為：

1） 將驅(qū)動(dòng)程序作為可加載的模塊（Module），在系統(tǒng)超級(jí)用戶（Root）權(quán)限下使用insmod命令動(dòng)態(tài)加載，使之成為系統(tǒng)核心的一部分。對(duì)于USB 設(shè)備而言，由于可熱插拔，一般采用模塊化的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

2） 將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的源代碼加進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)核，編譯移植到嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)啟動(dòng)后將自動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)。USB 協(xié)議棧程序一般采用這種方法加入內(nèi)核，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)叫做“USB 核心”的子系統(tǒng)。這個(gè)子系統(tǒng)提供了許多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、宏定義、功能函數(shù)和應(yīng)用程序接口（API）來對(duì)硬件或設(shè)備進(jìn)行支持。

本系統(tǒng)就是采用第二種方式加載USB驅(qū)動(dòng)的。由于本系統(tǒng)的mClinux包來自于英蓓特公司的包，因此節(jié)省了很多工作，具體編譯過程如下：

1） 在mClinux內(nèi)核的USB驅(qū)動(dòng)目錄中添加如下三個(gè)文件：sl811h-usb.c 、sl811h.h、 sl811husb.h。這兩個(gè)頭文件中主要定義了一些關(guān)于811HS/T寄存器的宏。

2） 編輯/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/config.in文件。

首先在config.in文件開頭添加如下語句：

dep_tristate ‘Support for USB’ CONFIG_USB $CONFIG_PCI

if ［ “$CONFIG_USB” = “y” -o？ “$CONFIG_USB” = “m” ］; then

？？ bool ‘？ USB verbose debug messages’ CONFIG_USB_DEBUG

comment ‘Miscellaneous USB options’

？？ bool ‘？ Preliminary USB device filesystem’ CONFIG_ USB_DEVICEFS

？？ if ［ “$CONFIG_ EXPERIMENTAL” = “y” ］; then

？？？？？ bool ‘？ Enforce USB bandwidth allocation （EXPERIMENTAL）’ CONFIG_USB_BANDWIDTH

？？ else

？？？ define_bool CONFIG_USB_ BANDWIDTH n

？？ fi

？？ bool ‘？ Long timeout for slow-responding devices （some MGE Ellipse UPSes）’ CONFIG_USB_ LONG_TIMEOUT

fi

然后在makefile文件中添加

ifeq （$（CONFIG_USB_ DEBUG），y）

？？？？？？ L_OBJS+=sl811h-usb.o

endif

最后在/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/sl811h_usb.c文件中添加如下代碼：

#ifdef CONFIG_USB_DEBUG

？？？？？？ #define DEBUG

#else

？？？？？？ #undef DEBUG

#endif

#SL811HS/T----- USB Host Controller driver

INCLUDEDIR = /usr/src/linux/include

CFLAGS = -D__KERNEL__ -DMODULE -O -Wall -

static -I$（INCLUDEDIR）

VER = $（shell awk -F\“ ‘/REL/ {print $$2}’

$（INCLUDEDIR）/linux/version.h）

all:sl811h-usb.o

sl811h-usb.o:sl811h-usb.csl811h-usb.hsl811h.h

gcc sl811h-usb.c -c $（CFLAGS）

# End this file

3） 在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/dev中增加一個(gè)設(shè)備文件。因?yàn)閁SB設(shè)備主要都是通過快速串行通訊來讀寫數(shù)據(jù)， 故一般作為字符設(shè)備。在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/devfs 下執(zhí)行：

mknod usb0 c 127 0

mknod usb1 c 127 1

4） 執(zhí)行make xconfig，用戶內(nèi)核設(shè)置選擇y。

5） 執(zhí)行make dep。

6） 執(zhí)行make。USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序被編譯進(jìn)mClinux內(nèi)核，包含在image.bin文件中。

在嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)就自動(dòng)執(zhí)行了。

結(jié)語

本設(shè)計(jì)以mClinux嵌入式操作系統(tǒng)為平臺(tái)，充分發(fā)揮了SL811HST芯片的Host/Slave兩種模式的作用，使其在實(shí)際使用中非常方便。隨著嵌入式USB設(shè)備Host/Slave模式的研發(fā)，USB設(shè)備的使用會(huì)更加普及。

責(zé)任編輯：gt