通用串行總線(usb)接口具有簡單靈活、高帶寬、易于擴展和熱插拔等優(yōu)點,它目前已成為數(shù)碼設備的標準接口之一,小到u盤、mp3,大到數(shù)碼相機、打印機,usb接口的身影無處不在。但我們目前所使用的usb移動設備多為usb的外設(device) , 比如usb的移動硬盤、usb接口的數(shù)碼相機,一般只能在pc上使用,即只能通過pc實現(xiàn)文件和數(shù)據(jù)的交換。 　　業(yè)界和用戶的需求呼喚usb主機的嵌入式化,因此在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)usb主機功能成了usb設計領域的熱點之一。 　　迄今為止,嵌入式usb主機的最大市場和增長點在移動消費電子設備領域, 比如pda與usb記憶棒傳遞數(shù)據(jù)、mp3之間傳遞歌曲、數(shù)碼相機連接打印機等。 　　嵌入式usb主機也逐漸用于工業(yè)測控領域,用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和交換。原來數(shù)據(jù)采集和交換大多是使用軟盤、串行接口(rs232/rs485)或以太網(wǎng)等方式。軟盤存儲容量小、可靠性差,而串行接口或以太網(wǎng)都需要布線施工,接入成本大,而且不具備移動性?，F(xiàn)在,越來越多的嵌入式系統(tǒng)采用通過usb總線連接的測控設備。 usb控制器isp1161簡介 一個usb系統(tǒng)一般由一個usb主機(host)、一個或多個usb集線器(hub)和一個或多個usb設備節(jié)點(node)組成。usb協(xié)議規(guī)定了usb主機與usb設備的主從關系,所以usb接口產(chǎn)品的應用離不開usb主機的開發(fā)。usb主機是包含usb軟件驅動和usb主機硬件功能接口的計算機系統(tǒng)實體。usb主機硬件是指usb主機控制器,它規(guī)定了usb主機硬件接口,因而在設計usb協(xié)議棧時必須了解相關的usb主機控制器規(guī)范。 針對嵌入式系統(tǒng)應用的usb主機控制器規(guī)范是康柏、微軟、松下等公司提出的ohci(開放式主機控制器接口)標準。 飛利普公司的isp1161芯片支持ohci標準,它是一個符合usb2.0全速規(guī)范的單片主機控制器和設備控制器。isp1161可以僅作為主機控制器或設備控制器使用,也可以同時作為主機和設備控制器使用。 isp1161可分為四大功能模塊： 1)主機控制器模塊：實現(xiàn)主機控制器的功能。提供兩個下行端口,每個下行端口都有自己的過流檢測輸入管腳和電源轉換控制輸出管腳。 2)設備控制器模塊：實現(xiàn)設備控制器的功能。提供一個上行端口,有其自身的vbus檢測輸入管腳。 3)微處理器接口模塊：兩個usb控制器共用一個微處理器總線接口,它們有相同的數(shù)據(jù)總線,i/o地址不同。它們也有各自的中斷請求輸出管腳和獨立的dma通道。 　　4)電源調(diào)整和上電復位模塊：除了可以軟件復位外,還可以通過reset_n管腳實現(xiàn)硬件復位。isp1161只接受5v或3.3v的電壓,當輸入5v電壓時,電源調(diào)整器會將其調(diào)整為3.3v。 　　isp1161 主機控制器子模塊的功能框圖示于圖1,主機控制器的下行端口可與任意一個符合usb 規(guī)范的usb 設備和包含usb 上行端口的usb 集線器相連。類似地,設備控制器的上行端口可與任意一個符合usb 規(guī)范的usb主機和包含usb 下行端口的usb 集線器相連。 　　相關嵌入式應用系統(tǒng)的架構 　　本文涉及的嵌入式系統(tǒng)是一個指紋驗證系統(tǒng),其總體結構如圖2所示。系統(tǒng)采用英特爾公司的32位400mhz微處理器pxa255以滿足指紋識別系統(tǒng)計算量大的需要,pxa255具有豐富的外圍接口,如：lcd控制器、串口、cf卡接口、usb客戶端口,但 沒有usb 主機控制器。此外,硬件平臺還包括存儲模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、usb模塊、網(wǎng)絡通信模塊和調(diào)試及下載接口模塊,系統(tǒng)總體結構框圖如圖2所示。
　　32位微處理器pxa255中央處理器結合一個51單片機完成對整個系統(tǒng)的控制操作。8m的flash和32m的sdram用作存儲模塊。具有usb設備接口的富士通公司指紋傳感器芯片mbf200實現(xiàn)對指紋數(shù)據(jù)的采集和轉換。通過usb主機接口實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)與usb設備——mbf200之間的通信。鑒于該指紋驗證系統(tǒng)要實現(xiàn)網(wǎng)絡化,因而配置了cf接口無線網(wǎng)卡。通過pxa255本身的串口控制器與pc通信,用于調(diào)試和下載windows ce鏡像文件。人機交互用于顯示運行結果和注冊/增刪指紋數(shù)據(jù)。