LINUX_ARM下的USB驱动开发

### LINUX_ARM下的USB驱动开发 #### 一、引言 USB（Universal Serial Bus）作为一种广泛应用的串行总线技术，在嵌入式系统中扮演着重要的角色。通常情况下，USB主机（HOST）负责控制所有的数据传输过程，而USB设备（DEVICE）则作为外设实现特定的功能。例如，数码相机就是一个典型的USB设备例子。在基于S3C2410芯片（ARM920T内核）的开发项目中，系统不仅需要具备USB主机功能，同时也需要支持USB设备的功能。该项目的操作系统版本为Linux 2.4.18，而S3C2410芯片本身支持USB 1.1标准下的主机和设备接口。因此，本文将详细介绍如何在S3C2410芯片上实现USB主机总线和USB设备总线驱动，并进一步探讨如何在USB设备总线上实现USB海量存储设备类的功能驱动。 #### 二、USB主机总线驱动 ##### 2.1 USB主机总线标准概述 USB协议并未明确规定软件和硬件之间的分界线。在主机端的发展过程中，形成了OHCI（Open Host Controller Interface）和UHCI（Universal Host Controller Interface）两种标准。OHCI是由Compaq等厂商提出的，主要用于便携式计算机；而UHCI则是由Intel开发的，主要用于台式机。 S3C2410芯片支持OHCI标准。OHCI定义了一系列连续的寄存器，作为硬件与软件交互的接口。虽然OHCI标准在软件实现上比较复杂，但Linux内核已经包含了OHCI机制的实现部分。对于S3C2410芯片而言，唯一需要对内核进行修改的地方就是指定S3C2410的OHCI寄存器基地址。 ##### 2.2 实现步骤 - **配置OHCI寄存器基地址**：根据S3C2410的数据手册，确定OHCI寄存器的物理地址，并将其映射到虚拟地址空间中。 - **初始化OHCI控制器**：通过设置寄存器来初始化OHCI控制器，使其能够正常工作。 - **加载Linux内核中的OHCI驱动**：通过修改内核配置或编译时加入OHCI驱动的支持，确保内核能够识别并使用OHCI控制器。 #### 三、USB设备总线驱动 ##### 3.1 USB设备总线标准概述 与标准的Linux内核不同，S3C2410芯片需要专门开发USB设备总线驱动。S3C2410的USB设备接口支持一个16字节的双向控制端点（0号端点）和四个64字节的双向批量（中断）传输端点。为了实现控制功能，提供了大量的寄存器。 这些寄存器可以分为以下几类： - **控制状态寄存器**：用于设定端点的各种属性，包括工作模式（批量还是中断）、是否采用DMA传输等。读取这类寄存器可以获取当前端点传输的各种状态。 - **中断设定寄存器**：用于设定中断使能、屏蔽和等待状态，也可以用来判断具体哪个端点发生了中断。 - **FIFO数据寄存器**：需要传输的数据将连续写入这些寄存器，实际上被保存在一个FIFO（先进先出）的缓冲区中。 ##### 3.2 实现步骤 - **配置寄存器基地址**：根据S3C2410的数据手册，确定USB设备控制器的寄存器物理地址，并将其映射到虚拟地址空间中。 - **初始化USB设备控制器**：通过设置寄存器来初始化USB设备控制器，使其能够正常工作。 - **实现控制端点**：0号端点用于控制操作，需要实现基本的命令响应，如设备描述符请求等。 - **实现批量（中断）传输端点**：对于其他端点，需要实现数据的发送和接收功能，包括中断处理和DMA传输。 #### 四、实现USB海量存储设备类的功能驱动 在实现了基础的USB设备总线驱动之后，接下来需要实现在USB设备总线上的功能驱动，即实现USB海量存储设备类的功能。这通常涉及到以下几个方面： - **设备描述符**：需要定义设备描述符，向主机报告设备的基本信息。 - **配置描述符**：定义设备配置描述符，说明设备的功能配置。 - **接口描述符**：定义接口描述符，说明设备提供的功能接口。 - **端点描述符**：定义端点描述符，说明数据传输的具体端点。 实现这些功能的主要步骤包括： - **编写描述符**：根据USB规范编写设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符。 - **响应命令**：实现对主机发送的命令的响应，包括GET_DESCRIPTOR、SET_ADDRESS等命令。 - **数据传输**：实现数据的发送和接收，包括控制传输和批量传输。 实现LINUX_ARM下的USB驱动开发需要深入理解USB协议和硬件接口的特点，通过合理的配置和编程，才能成功地开发出既符合标准又满足实际需求的USB驱动程序。