USB A接口实验.doc

USB接口实验【实验目的】1. 了解USB接口基本原理。2. 掌握USB接口与PC通信的编程技术。 【实验设备】1. 硬件：Embest EDUKIT-II/III实验平台。Embest ARM 标准/增强型仿真器套件，PC机。2. 软件：Embest IDE pro2004集成开发环境，Windows 98/NT/XP操作系统。【实验内容】 编写USB通信程序，基于已有的USB驱动程序接口，完成与PC端USB测试程序间的数据接收与发送。【实验原理】1. USB 基础 1）. 定义USB ,是英文Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps, USB3.0是5 Gbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等，几乎所有的外部设备。主要具有以下优点： 1、可以热插拔。这就让用户在使用外接设备时，不需要重复“关机将并口或串口电缆接上再开机”这样的动作，而是直接在电脑工作时，就可以将USB电缆插上使用。 2、携带方便。USB设备大多以“小、轻、薄”见长，对用户来说，同样20G的硬盘，USB硬盘比IDE硬盘要轻一半的重量，在想要随身携带大量数据时，当然USB硬盘会是首要之选了。 3、标准统一。大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与个人电脑连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。 4、可以连接多个设备。USB在个人电脑上往往具有多个接口，可以同时连接几个设备，如果接上一个有四个端口的USB HUB时，就可以再连上；四个USB设备，以此类推，尽可以连下去，将你家的设备都同时连在一台个人电脑上而不会有任何问题(注：最高可连接至127个设备)。2）.组成USB规范将USB分为五个部分：控制器、控制器驱动程、USB芯片驱动程序、USB设备以及针对不同USB设备的客户驱动程序。 控制器：负责执行由控制器驱动程序发出的命令。如位于pc机主板的USB控制芯片。 控制器驱动程序：在控制器与USB设备之间建立通信信道，一般由操作系统或控制器厂商提供。 USB芯片驱动程式: 提供对USB芯片的支持和固件的支持。 USB设备：与PC相连的USB外围设备。 设备驱动程序：驱动USB设备的程序，一般由USB设备制造商提供。3）.传输方式 同步传输：该方式用于连续数据传输，外部设备对数据的正确性要求不高，但对时间极为敏感，如麦克风，喇叭，与电话等。 中断传输：该方式用于较小数量传输，但他处理及时，实时性好。此方式主要用于在偶然需要少量数据通信，但服务时间受限的键盘，鼠标以及操作杆等设备上。控制传输：该方式用于主机到USB设备的数据传输，包括设备控制指令，设备状态查询及确认命令。 批量传输：该方式不能保证传输的速率，但可以保证数据的可靠性，当出现错误时，会要求发送方重发，通常打印机、扫描仪和数字相机以这种方式与主机连接。2.USB 设备开发 USB设备开发包括硬件电路设计和软件程序设计两部分内容，其中软件设计部分又包括USB芯片驱动程序设计和应用程序设计两部分。1）.电路设计原理 Embest EDUKIT II/III USB接口模块采用美国国家半导体公司的USBN9603 USB控制器。该控制器是全速USB节点器件，完全兼容USB1.0和USB1.1 通用规范。如下图2- 、2- 2）.软件驱动程序设计 （1） USB 读/写 Embest EDUKIT II/III 的USB 控制器USBN9603用户寄存器有两个，分别为只写内部地址寄存器和可读/写数据寄存器。内部地址寄存器的地址为0x0200002，数据寄存器的地址为0x02000000.对USB控制器进行读操作（包括读USB内部寄存器及数据）时，第一步是设置USB6位宽的内部地址寄存器，指明将要从USB某个内部地址读一个字节；第二部是从数据寄存器读出8位宽的数据。 对USB进行写操作类似读操作，第一步是设置USB的内部地址寄存器，指明将要写一个字节到USB内部地址中；第二部是从数据寄存器写出8位宽的数据。（2）USB 中断 Embest EDUKIT II/III 的USB控制器中断请求引脚连接S3C44B0X外部中断引脚EXINT0，对应的中断向量位0，初始化USB中断的步骤如下：. 初始化中断控制器的INTCON及中断方式寄存器INTMOD,使IINT0中断使能。. 安装USB中断服务程序入口到中断向量中。. 初始化I/O端口G组控制器PCONG,PUPG指明IXINT0是作为中断输入引脚使用。. 设置外部中断寄存器EXTINT,指明触发中断方式。（3）初始化USB 初始化USB需要使用USB读/写函数对USB控制器内部的控制寄存器进行设置。步骤如下： .设置主控制寄存器MCNTRL 的软件复位位（SRST）,以复位USB控制器。. 设置主控制寄存器MCNTRL 的电压调整位（VGE）及中断输出（INTOC）位，以禁止中断输出。. 写时钟寄存器CCONF，设置USB控制器的工作频率。.初始化功能地址寄存器FAR ,及EPC0寄存器。端点号0为双向端点，用作控制使用。. 设置中断屏蔽寄存器，包括主屏蔽寄存器RXMSK，无应答事件寄存器NAKMSK,发送事件寄存器TXMSK,接收事件寄存器RXMSK和Alternate事件寄存器ALTMSK. 允许USB控制器中信号输出，使控制器附加到USB总线上。（4） USB中断服务例程 中断服务例程处理USB控制器产生 的中断，他将数据从USB内部FIFO读出，并建立正确的事件标志，以通知主循环程序进行处理。基本步骤如下：. 从主事件寄存器MAEV中读出产生中断的事件。. 根据主事件寄存器、某位的状态判断事件，接着读取相应的事件寄存:接收事件寄存器RXEV,或发送事件寄存器TXEV,或无应答事件寄存器NAKEV,或Alternate 事件寄存器ALTEV. 进一步判别事件寄存器某位的状态，根据具体事件分别作相应的操作。 通道0（端点0）用于控制传输，在驱动程序中调用rxevert0（）和txevent0()处理端点0的事件。通道1中由通信txevent1()处理端点1（单向发送）的事件，由rxevent1（）处理端点2（单向接收）的事件。由通信txevent2()处理端点4（单向发送）的事件. 通道3中由通信txevent3()处理端点5（单向发送）的事件，由rxevent3（）处理端点6（单向接收）的事件。 【实验操作步骤】 1）.准备实验环境 使用USB连接线连接Embest EDUKIT II/III 的USB接口与PC主机的USB接口；通过Embest仿真器连接PC主机并行口与目标板JTAG接口。 2）.操作实验例程 使用Embest IDE 打开USB-TestModel9603 Model9603.ews工作区，直接编译，链接输出可执行文件Model9603.elf，并下载到S3CEV40上运行。 3）.安装USB设备驱动程序运行USB例程后，Windows 弹出发现新硬件的提示对话框，按照安装向导安装驱动程序Embest EDUKIT-II/III USB Driver。驱动程序安装文件位于USB-TestDriver 目录。4）.运行USB数据传送演示软件。 运行USB-Test目录下的demo.exe。5）.发送和接收数据 在“传送数据”输入框中输入要发送的数据，单击“发送”按钮。在“接收数据”框中显示目标板USB控制器返回的数据。NTSTATUS Asgccusb:DriverEntry(PUNICODE_STRING RegistryPath) /驱动程序入口KRegistryKey Params(RegistryPath, LParameters);if ( NT_SUCCESS(Params.LastError() )LoadRegistryParameters(Params);m_Unit = 0;return STATUS_SUCCESS;NTSTATUS Asgccusb:AddDevice(PDEVICE_OBJECT Pdo) /增加设备AsgccusbDevice * pDevice = new (static_cast(KUnitizedName(LAsgccusbDevice, m_Unit),FILE_DEVICE_UNKNOWN,NULL,0,DO_DIRECT_IO| DO_POWER_PAGABLE) AsgccusbDevice(Pdo, m_Unit);if (pDevice = NULL