嵌人式操作系統(tǒng)中USB雙向通信的設計與實現(xiàn)
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USB作為一種串行通信總線，采用主從式通信方式，從設備只能被動響應來自主設備的請求，不能主動發(fā)起請求。隨著嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展，對交互性操作要求越來越迫切，而采用USB雙向通信可以很好地解決上述問題。本文介紹一種基于S1C33L11芯片利用嵌入式操作系統(tǒng)的同步機制通過對循環(huán)隊列及自定義控制包的操作來實現(xiàn)雙向通信的方法。
1嵌入式操作系統(tǒng)中USB雙向通信系統(tǒng)整體層次結構
嵌入式操作系統(tǒng)中USB雙向通信系統(tǒng)整體層次結構如圖1所示。
2硬件系統(tǒng)
2.1S1C33L11及其USB BLOCK簡介
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個振蕩電路和2個鎖相環(huán)(PLL)，內置16kB RAM ，無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個通用通道(Epr(r=a,b,c,d))和一個控制通道(endpoint0)，并為每個通道(endpoint)提供1 kB的FIFO。
2.2S1C33L11DMT01開發(fā)板簡介
S1C33L11DMT01開發(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(tǒng)的運行及多媒體手機、PDA等產品的開發(fā)。?
3USB雙向通信的設計與實現(xiàn)
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]。在實現(xiàn)雙向通信上，具體通信機制是：嵌入式應用程序通過讀寫循環(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)的讀寫通信則通過上位機對控制包的讀寫來實現(xiàn)，最后通過循環(huán)隊列、信號量、控制包3者結合達到USB雙向通信的目的。
(1)循環(huán)隊列
采用IN傳輸一個循環(huán)隊列，OUT傳輸一個循環(huán)隊列(以下簡稱隊列)，每隊列動態(tài)分配32 kB。OUT隊列做為OUT傳輸時的二級緩沖，即OUT傳輸時的FIFO的數(shù)據(jù)必須先放入OUT隊列才能由嵌入式操作系統(tǒng)讀寫;IN隊列做為IN傳輸時的二級緩沖，即IN傳輸時的FIFO數(shù)據(jù)必須來自IN隊列;嵌入式操作系統(tǒng)只對二級緩沖進行讀寫，操作系統(tǒng)對隊列的管理是采用信號量通知機制來實現(xiàn)。
(2)控制包
為實現(xiàn)雙向通信，規(guī)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(jié)。從左到右第一字節(jié)為狀態(tài)字，剩下4字節(jié)傳送要收發(fā)的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。當控制包由上位機發(fā)出時，狀態(tài)字規(guī)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，狀態(tài)字規(guī)定有5種：0 x00：USB空閑態(tài)，0x01：下位機OUT循環(huán)隊列滿(即OUT超時)，0x02：下位機IN循環(huán)隊列空(即IN超時)，0x04：OUT傳送成功，0x08：IN傳送成功。
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