文档介绍：1 引言
, USB已成为微机和众多电子设备的重要标准接口。,但国内对该领域的研究尚处于较初级的阶段。本文对USB IP核设计方法,,该方案采用合理定义的层次模型并已被实现,实验结果表明该方案具备良好稳定性和可扩展性的固件结构。
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。;,还负责解释设备子类协议,并实现对具体外部应用系统(设备元件)的操作。
从硬件结构分析,基于增强型8051MCU核的 (IP核)应包括以下几个模块:
(1)( Trans ceiv er Macrocell Interface): IP核与USB总线之间的接口,;
(2)串行接口引擎模块SIE(Serial In ter face Engine):一方面与UTM接口进行USB总线上的包级处理和传输级处理;另一方面与内部的端点缓冲及MCU进行交互;
(3)端点缓冲模块Endpoint_Buffer:存放与主机端交互的数据;
(4)通用可编程接口及多总线模块GPIO- &MultiBus:IP核与外部应用系统(设备元件)之间的联系通道,包括DMA控制模块;
(5)微处理器模块MCU及其接口模块MCU_
Bus:MCU(8051核)中固件将配合其他各硬件模块完成所需功能。
,还要实现对外部应用系统(设备元件)操作,因此,IP核固件可分为以下三大模块。
(1)USB传输处理模块:接收并分析底层硬件送来的各种信号(如SIE送来的各种中断请求),负责将Endpoint中接收到的主机命令/数据向上传送到主机命令解析模块,并在需要时向主机返回命令处理结果;
(2)主机命令解析模块:分析处理USB传输处理模块送来的主机命令,并负责将命令执行结果返给USB传输处理模块;
(3)设备应用处理模块:根据主机命令发送具体操作信号到外部应用系统(设备元件),并返回外部器件的状态/数据。
为使固件系统充分稳定并具有良好的可扩展性,我们将固件抽象为设备枚举、传输控制、命令解析、外部应用操作等几个层次,如图1所示。
3 USB大容量存储设备固件的设计与实现
本IP核固件采用的是Windows OS支持的Bulk-Only传输协议及SCSI命令集。
固件总流程
图2所示为USB大容量存储设备固件工作流程。
该固件涉及到对4个主要中断的处理,mand端点0的In 中断和Out中断、Bulk-In端点中断和Bulk-Out端点中断。其中端点0主要用于设备枚举过程中主机与设备的交互,Bulk端点则用于枚举成功后主机与设备的交互。
设备枚举层流程
图3所示为USB设备的枚举流程。设备从接入 USB电缆开始,依次经过Attached、Powered、D