嵌入式系统中USB主机控制器的设计, 过去USB仅应用于个人计算机，而在嵌入式系统领域的巨大潜力还没有开发出来，USB在嵌入式系统中的应用包括KVM开关、数码相机、PDA、打印机、机顶盒以及移动电话等。本文将介绍在嵌入式系统中应用USB时其主机控制
嵌入式系统中的USB主机控制器设计是一个复杂但至关重要的领域，因为USB（Universal Serial Bus）在现代电子设备中扮演着连接和数据交换的关键角色。过去，USB主要用于个人计算机，但随着嵌入式系统的发展，其潜力逐渐被发掘，如今广泛应用于KVM开关、数码相机、个人数字助理（PDA）、打印机、机顶盒以及移动电话等多种设备。
嵌入式系统通常由硬件、固件和操作系统组成，操作系统可以是定制的，如Windows CE或VxWorks。在嵌入式系统中实现USB功能，需要主机控制器、USB堆栈和驱动程序。主机控制器是系统的核心部分，负责管理USB设备的连接和通信。在PC环境中，主机控制器通常集成在主板芯片组中，而嵌入式系统中，它们可能作为一个独立的芯片存在，有的甚至集成了处理器。嵌入式主机控制器可以选择有处理器的或者基于寄存器的，不同的选择会影响堆栈和驱动程序的实现。
USB堆栈在嵌入式系统中扮演着关键角色，它包括OHCI（Open Host Controller Interface）堆栈和必要的驱动程序，使得系统能够理解和处理USB设备的各种请求。RTOS（Real-Time Operating System）是嵌入式系统的基础，选择一个与处理器兼容并支持USB的RTOS至关重要。如果缺少真正的RTOS，一些控制器会提供一个“框架”，开发者可以在上面构建应用程序。
以赛普拉斯的EZ-Host为例，它是一个支持多个USB设备的嵌入式控制器，具有固件结构来处理复杂的USB主机请求，包括设备枚举、带宽分配和功率管理。EZ-Host框架中的TD处理器是核心组件，它基于任务描述器（TD）数据结构来协调与USB硬件的交互。TD包含了关于硬件接口、端口信息、数据缓冲区长度等详细信息，而URB（USB Request Block）则包含了TD所需的具体逻辑信息，如设备缓冲区、软件包和设备结构。当进行USB事务处理时，URB通过TD处理器调度，实现数据的传输。
控制传输是USB通信的一种类型，通过框架函数send_request()实现，此函数需要包含请求类型和请求参数，例如Clear_Feature、Get_Configuration等标准USB请求，这些请求用于配置设备、获取设备信息或者改变设备状态。
嵌入式系统中USB主机控制器的设计涉及到硬件选择、固件架构、操作系统集成以及驱动程序的编写。尽管与PC环境相比，嵌入式系统往往资源有限，但通过精心设计和优化，可以实现高效可靠的USB连接，满足各种嵌入式应用的需求。对于开发者来说，理解USB协议、选择合适的控制器和RTOS，以及熟悉固件和驱动程序的开发都是成功设计的关键步骤。
