嵌入式系统中USB控制的Host/Slave模式的应用
摘 要：本文简要介绍由三星ARM7内核的S
关键词：嵌入式系统；mClinux；USB控制； Host/Slave模式
引言
目前，USB 设备产品的应用非常广泛，但市场上能够提供Host/Slave两种模式的USB控制芯片并不多，本系统采用CYPRESS公司的SL811HST芯片作为USB接口的控制芯片，实现Host/Slave两种工作模式。
系统介绍
本系统是以三星公司的S
硬件设计
三星公司的S
CYPRESS公司的SL811HST是嵌入式的USB 主机或外设接口控制器。其基本功能如下：
1) 支持USB 1.1 的全速和低速设备；
2) 虚拟的外部总线，使得仅需占用和外接CPU 的1 根地址线A0，数据线为8位；
3) 16 个内部寄存器，可以对USB Host 进行充分的控制；内部多达256 字节的RAM，为USB 传输建立了足够的缓冲区；
4) 操作电压为3.3V，但是I/O 端口为5V Tolerant，因此可以自由地和5V 或3.3V 的CPU 系统连接；
5) 可接12MHz 或48MHz外置晶振，对其操作通过16个寄存器来完成。
SL811HST与主芯片S
GPE5是Host/Slave模式控制管脚，它同时同步控制USB接口的负载方式。GPE4口可以监视USB接口上是否有主USB设备插入，如果有，VUSB为高电平；没有则为低电平。GPE3口用于显示USB设备是否处于就绪或相应的Host/Slave模式工作状态。
图1 SL811HSTT与主芯片连接图
软件设计
在Linux操作系统中，驱动程序的加载方式为：
1) 将驱动程序作为可加载的模块(Module)，在系统超级用户(Root)权限下使用insmod命令动态加载，使之成为系统核心的一部分。对于USB 设备而言，由于可热插拔，一般采用模块化的设备驱动程序。
2) 将设备驱动程序的源代码加进系统内核，编译移植到嵌入式系统，系统启动后将自动加载驱动。USB 协议栈程序一般采用这种方法加入内核，进而产生一个叫做“USB 核心”的子系统。这个子系统提供了许多数据结构、宏定义、功能函数和应用程序接口(API)来对硬件或设备进行支持。
本系统就是采用第二种方式加载USB驱动的。由于本系统的mClinux包来自于英蓓特公司的包，因此节省了很多工作，具体编译过程如下：
1) 在mClinux内核的USB驱动目录中添加如下三个文件：sl811h-usb.c 、sl811h.h、 sl811husb.h。这两个头文件中主要定义了一些关于811HS/T寄存器的宏。
2) 编辑/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/config.in文件。
首先在config.in文件开头添加如下语句：
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 ($(CONFIG_USB_ DEBUG),y)
L_OBJS+=sl811h-usb.o
endif
最后在/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/sl811h_usb.c文件中添加如下代码：
#ifdef CONFIG_USB_DEBUG
#define DEBUG
#else
#undef DEBUG
#endif
#SL811HS/T----- USB Host Controller driver
INCLUDEDIR = /usr/src/linux/include
CFLAGS = -D__KERNEL__ -DMODULE -O -Wall -
static -I$(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中增加一个设备文件。因为USB设备主要都是通过快速串行通讯来读写数据， 故一般作为字符设备。在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/devfs 下执行：
mknod usb
mknod usb
4) 执行make xconfig，用户内核设置选择y。
5) 执行make dep。
6) 执行make。USB设备驱动程序被编译进mClinux内核，包含在image.bin文件中。
在嵌入式系统启动时，USB设备驱动就自动执行了。
结语
本设计以mClinux嵌入式操作系统为平台，充分发挥了SL811HST芯片的Host/Slave两种模式的作用，使其在实际使用中非常方便。随着嵌入式USB设备Host/Slave模式的研发，USB设备的使用会更加普及。