基于Linux下USB主机接口设计

文章摘要：为内核及外部组件提供高达100 mA的电流，3．3 V VDDIO提供I／O线电源，独立的3．3 V VDDFlash提供Flash电源，具有掉电检测的1．8 V VDDCORE提供内核电源。2．2 AT91SAM7X256的USB设备端口设计AT91SAM7X256的USB设备端口原理图，如图2所示。由于AT91SAM7X256支持USB2．0全速(每秒12 Mbit)设备接口，故AT91SAM7X256的2个引脚DDM和DDP与外界USB相连，直接实现USB设备端口。由USB接口输入5 V直流电源，二极管VD1用于限制电源的导通方向，经过C18、C19滤波，然后经过SPXll7M-3．3将

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　　为内核及外部组件提供高达100 mA的电流，3．3 V VDDIO提供I／O线电源，独立的3．3 V VDDFlash提供Flash电源，具有掉电检测的1．8 V VDDCORE提供内核电源。

　　2．2 AT91SAM7X256的USB设备端口设计

　　AT91SAM7X256的USB设备端口原理图，如图2所示。由于AT91SAM7X256支持USB2．0全速(每秒12 Mbit)设备接口，故AT91SAM7X256的2个引脚DDM和DDP与外界USB相连，直接实现USB设备端口。

　　由USB接口输入5 V直流电源，二极管VD1用于限制电源的导通方向，经过C18、C19滤波，然后经过SPXll7M-3．3将电源稳压至3．3 V。为了降低噪声和出错率，应隔离模拟电源与数字电源，图3中的L1和L2用于电源隔离元件(将数字电源的高频噪声隔离)。SPXll7M-3．3是Sipex公司的LDO器件，其特点为输出电流大，输出电压精度高稳定性高。SPXll7M系列LD0器件输出电流可达800 mA，具有电流保护和热保护功能，可广泛应用于数字家电和工业控制等领域。

　　2．3 USB主机端口设计

　　AT91SAM7X256的USB主机端口原理图，如图3所示。SL811HS／T选用48引脚的TQFP封装形式，SL811HS／T既能用作Host模式又能用作Slave模式。将SL811HS／T的M／S引脚接地，即设为低电平信号(M／S=0)，选择作为主机端口。

　　SL811HS／T的D0～D7端口为双向数据I／O端口，与控制器的PAl0～PAl7端口相连，实现数据通信。SL811HS／T的nRD引脚与AT91SAM7X256的PA9相连，nWR引脚与AT9lSAM7X256的PA8相连，SL811HS／T的nCS引脚与AT91SAM7X256的PA7相连，AO引脚与AT91SAM7X256的PA6相连，控制SL811HS／T的读写状态，如图4所示。

　　访问存储器和控制寄存器的空间时，先设A0=0后写地址，接下来设A0=1，再进行寄存器／存储器读／写周期。当nWR或nCS处于无效时，SL811HS写或读操作终止。对于连接到SL81lHS的设备，在write nWR信号之前取消片选nCS，数据将一直保持并与指定的值相同。SL811HS／T的nRST引脚与AT91SAM7X256的PAl8相连，实现软件低电平复位功能。SL811HS／T的引脚7、8与USB接口的DATA+，DATA-相连实现数据通信。S-L811HS／T的Clk／X1引脚和X2引脚与外接12 MHz晶振相连。

　　3 系统软件实现

　　USB设备驱动程序设计包括主机端设备驱动程序、主机控制器驱动程序和设备端驱动程序3部分组成。主机端设备驱动程序就是设备驱动程序，它是主机环境中为用户应用程序提供一个访问USB外设的接口。Linux为这部分驱动程序提供编程接口，设计者只要按照需求编写驱动程序框架，通过调用操作系统提供的APl接口函数可以完成对USB外设的特定访问。

　　3．1 USB设备驱动程序框架

　　图5所示Linux中USB驱动的体系结构。Linux USB主机驱动由3部分组成：USB主机控制器驱动，USB驱动和不同的USB设备类驱动。USB驱动程序首先要向Linux内核进行注册自己，并告之系统该驱动程序所支持的设备类型及其所支持的操作。这些信息通过usb_driver结构传递。

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