嵌入式操作系統中USB雙向通信的實(shí)現

作者：時(shí)間：2013-11-02 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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USB作為一種串行通信總線(xiàn)，在嵌入式系統與PC機通信中有著(zhù)廣泛的應用。由于USB 總線(xiàn)是主從式結構，通常采用主從式通信方式。這種方式的缺點(diǎn)在于從設備只能被動(dòng)響應來(lái)自主設備的請求，不能主動(dòng)發(fā)起請求，因而在交互性上受到了限制。但隨著(zhù)嵌入式系統技術(shù)的發(fā)展，對交互性操作要求越來(lái)越迫切，而采用USB雙向通信可以很好地解決上述問(wèn)題。本文介紹一種基于S1C33L11芯片利用嵌入式操作系統的同步機制通過(guò)對循環(huán)隊列及自定義控制包的操作來(lái)實(shí)現雙向通信的方法。

1 嵌入式操作系統中USB雙向通信系統整體層次結構

嵌入式操作系統中USB雙向通信系統整體層次結構如圖1所示。

2 硬件系統

2.1 S1C33L11及其USB BLOCK簡(jiǎn)介

S1C33L11是EPSON公司的32位高速，低功耗，低電壓MCU。他是以C33 STD 32位RISC CPU為核心，功能強大，除一般外圍設備外有LCD控制器，Camera接口，JPEG編碼，USB1.1功能控制器，MAC(SPI模式)接口，SmartMedia接口，還包括3個(gè)振蕩電路和2個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，內置16kB RAM ，無(wú)ROM。

S1C33L11內建支持USB1.1協(xié)議的全速模式。支持控制、塊、同步和中斷4種傳輸方式，支持4個(gè)通用通道（Epr(r=a,b,c,d)）和一個(gè)控制通道(endpoint0)，并為每個(gè)通道(endpoint)提供1 kB的FIFO。

2.2 S1C33L11DMT01開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介

S1C33L11DMT01開(kāi)發(fā)板采用S1C33L11F00A1芯片為核心，外接2 MB RAM，32 MB FLASH，還帶有STN TFT 雙屏彩色LCD等，此硬件環(huán)境適用于各種嵌入式操作系統的運行及多媒體手機、PDA等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

3 USB雙向通信的設計與實(shí)現

本文USB雙向通信在基本傳輸方式上采用USB塊傳輸［1］。他由USB初始化、USB中斷處理、控制傳輸和塊傳輸幾部分組成［2］。在實(shí)現雙向通信上，具體通信機制是：嵌入式應用程序通過(guò)讀寫(xiě)循環(huán)隊列和信號量狀態(tài)與USB 硬件模塊中的OUT 和IN FIFO相互通信，而USB下位機與上位機（PC）的讀寫(xiě)通信則通過(guò)上位機對控制包的讀寫(xiě)來(lái)實(shí)現，最后通過(guò)循環(huán)隊列、信號量、控制包3者結合達到USB雙向通信的目的。

3.1 USB雙向通信固件程序的設計與實(shí)現

(1)循環(huán)隊列

采用IN傳輸一個(gè)循環(huán)隊列，OUT傳輸一個(gè)循環(huán)隊列（以下簡(jiǎn)稱(chēng)隊列），每隊列動(dòng)態(tài)分配32 kB。OUT隊列做為OUT傳輸時(shí)的二級緩沖，即OUT傳輸時(shí)的FIFO的數據必須先放入OUT隊列才能由嵌入式操作系統讀寫(xiě)；IN隊列做為IN傳輸時(shí)的二級緩沖，即IN傳輸時(shí)的FIFO數據必須來(lái)自IN隊列；嵌入式操作系統只對二級緩沖進(jìn)行讀寫(xiě)，操作系統對隊列的管理是采用信號量通知機制來(lái)實(shí)現。

(2)控制包

為實(shí)現雙向通信，規定一種控制包格式，讀控制包是在USB協(xié)議之外自定義的。

控制包固定為5字節。從左到右第一字節為狀態(tài)字，剩下4字節傳送要收發(fā)的數據字節數。當控制包由上位機發(fā)出時(shí)，狀態(tài)字規定有3種：0x4F：上位機請求OUT傳輸，0x49：上位機請求IN傳輸，0x52：上位機請求讀取下位機狀態(tài)；當上位機收到控制包時(shí)，狀態(tài)字規定有5種：0 x00：USB空閑態(tài)，0x01：下位機OUT循環(huán)隊列滿(mǎn)（即OUT超時(shí)），0x02：下位機IN循環(huán)隊列空（即IN超時(shí)），0x04：OUT傳送成功，0x08：IN傳送成功。

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