基于嵌入式ARM9的USB设计与实现

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                    　　引 言
　　USB(Universal Serial Bus)是通用串行总线的缩写，因其具有方便易用，动态分配带宽，容错性优越和高性价比等特点，现已成为计算机的主流接口。
　　随着嵌入式系统的广泛应用，各种小型终端需要开发出与外界联系的USB接口。目前，常用的技术有两种。基于单片机的USB接口，特点是需要外置芯片，电路复杂，留下的CPU资源不多；基于ARM的USB接口，特点是资源丰富，但ARM系列产品较多，如果选型不当，还需要搭接较多的外围电路，且不能很好地发挥CPU性能。
　　该设计采用三星公司ARM9核的S3C2440A芯片作为CPU，因为该芯片内部集成了控制USB的所有部件，外围电路简单，易于实现。
　　1 S3C2440A特点
　　S3C2440A的CPU部分主要集成了电源模块、复位和时钟模块、触摸屏和小键盘模块、程序存储器和数据存储器模块。同时提供如下丰富的外围接口：同步存储器(SDRAM)和NAND FLASH控制接口，可扩展到1 GB的存储的空间；4个DMA通道和24个中断端口；能控制STN LCD和TFT液晶屏显示，支持触摸屏功；USB接口A型和B型各一个；3个串行口、I2C，SPI，I2S等接口；带AC97音频接口；具备SD卡、数码相机接口和网络接口。
　　S3C2440A还具备多种工作模式，管脚为17×17方型分布，横向从左1到右17编号，纵向从下A到上U编号，分类为A1～A17，B1～B17，C1～C17依此类推到U1～U17。这些管脚所对应的功能并不是惟一的，通常只要使能变化，S3C2440A就能实现不同的控制功能。该设计涉及到的S3C2440A，其管脚如表1所示分为3类。










　　2．3 电源电路
　　由于S3C2440A芯片的管脚对电压提出了不同要求，所以需要完成电源的变压，其原理如图3所示。









　　驱动程序的编写主要分为以下几个部分考虑：硬件提取层、中断服务程序、标准设备请求和主循环。硬件提取层实现的是S3C2440A对I／O端口直接的读写操作；中断服务程序处理各种中断，包括总线任务上的请求；标准设备请求完成主机送来的各种标准请求，用于完成各种枚举请求；而主循环则负责完成前台的数据采集等工作，所有的任务结束后都要回到主循环上去。
　　4 结 语
　　该设计采用三星公司ARM9的S3C2440A芯片作为CPU，比原来基于单片机的模式，外围电路简单，容易可靠地实现嵌入式终端的USB接口功能。在调试中，用到的嵌入式开发板GEC2440A套件还提供了串口工具DNW。用这一工具可以检测驱动程序的正确与否，如：程序编写无误，则DNW串口会提示“USB IS CONNECT”。由于S3C2440A芯片功能丰富，如处理器可提高运算速度，LCD可人机交互，网口可连接因特网，所以开发出的嵌入式终端不但可提升整体性能，还为日后的应用奠定了基础。