基于嵌入式ARM9的USB设计与实现

　　引 言

　　USB(Universal Serial Bus)是通用串行总线的缩写，因其具有方便易用，动态分配带宽，容错性优越和高性价比等特点，现已成为计算机的主流接口。

　　随着嵌入式系统的广泛应用，各种小型终端需要开发出与外界联系的USB接口。目前，常用的技术有两种。基于单片机的USB接口，特点是需要外置芯片，电路复杂，留下的CPU资源不多;基于ARM的USB接口，特点是资源丰富，但ARM系列产品较多，如果选型不当，还需要搭接较多的外围电路，且不能很好地发挥CPU性能。

　　该设计采用三星公司ARM9核的S3C2440A芯片作为CPU，因为该芯片内部集成了控制USB的所有部件，外围电路简单，易于实现。

　　1 S3C2440A特点

　　S3C2440A的CPU部分主要集成了电源模块、复位和时钟模块、触摸屏和小键盘模块、程序存储器和数据存储器模块。同时提供如下丰富的外围接口：同步存储器(SDRAM)和NAND FLASH控制接口，可扩展到1 GB的存储的空间;4个DMA通道和24个中断端口;能控制STN LCD和TFT液晶屏显示，支持触摸屏功;USB接口A型和B型各一个;3个串行口、I2C，SPI，I2S等接口;带AC97音频接口;具备SD卡、数码相机接口和网络接口。

　　S3C2440A还具备多种工作模式，管脚为17×17方型分布，横向从左1到右17编号，纵向从下A到上U编号，分类为A1～A17，B1～B17， C1～C17依此类推到U1～U17。这些管脚所对应的功能并不是惟一的，通常只要使能变化，S3C2440A就能实现不同的控制功能。该设计涉及到的 S3C2440A，其管脚如表1所示分为3类。

　　2. 串口电路

　　串口在该设计中的作用是通过计算机加载USB驱动程序，原理如图2所示。

　　2.1 电源电路

　　由于S3C2440A芯片的管脚对电压提出了不同要求，所以需要完成电源的变压，其原理如图3所示。

　　3 驱动程序的研究

　　按USB接口，其设备结构可分为USB Host(主机)和USB Device(外部设备)。USB主机控制USB设备进行通信，而主机与主机之间，或USB设备与USB设备之间是不能通信的。

　　3.1 USB主机

　　USB主机的功能通常包含以下几个部分：验证USB设备是否安插好或拔除;控制USB主机与设备两者中的数据流;返回USB主机的所显状态。

　　USB系统软件由以下3个部分组成：主机控制器驱动(HCD)、USB驱动(USBD)、主机软件(Host Software)。主机控制器所具备的功能如表2所示。HCD和USBD包含基于不同抽象层次的软件接口，两者以一定的方式协同完成任务，用以实现 USB系统的功能。它们的任务差别没有具体定义，然而HCD要具备的一项功能就是必须支持多种不同主机控制器芯片。在一些操作系统中，当系统必须实现某些基本功能时，可由Host Software实现。