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USB无线网络适配器在嵌入式系统中的应用

刘亨杰?? 汪敏?? 潘志浩?? 2012年08月24日 ?? 收藏0
WLAN技术和嵌入式技术是目前比较热门的两个研究方向,而将二者相结合,即具有无线接入功能的嵌入式系统更具有诱人的发展前景。本文介绍了将IEEE802.11b无线网络适配器与嵌入式主机通过USB总线进行连接的系统设计与实现。系统采用了先进的ARM处理器,除具有10M/100M以太网接口外,还提供USB主接口方便连接具有USB接口的IEEE 802.11b无线网络适配器。

  1.系统的总体实现

  1.1系统的构成

  系统CPU采用Samsung公司推出的带有ARM7TDMI内核的S3C4510B作为CPU,RAM采用8M 32位SDRAM,ROM采用4M 16 位FLASH。带有一个JTAG接口用于系统调试,一个RS-232串行端口用于终端调试,一个以太网控制器,一个USB主机控制器。系统硬件框图如图1-1:

USB无线网络适配器在嵌入式系统中的应用

 嵌入式主机采用uClinux操作系统。uClinux是缩微版的Linux,和Linux内核保持同步开发。不同之处在于uClinux不带有内存管理单元(MMU),不能实现虚拟内存管理,比较适合嵌入式系统的需求。

  由于CPU是ARM指令系统,所以要在PC上用交叉编译器重新编译uClinux内核,产生基于ARM的uClinux内核二进制代码。

  在编译之前要进行uClinux内核的配置工作,包括RAM、ROM的大小,地址空间的分配,外围设备的支持。除此以外,最关键的工作就是实现USB主机控制器的驱动程序,这也是研究工作的重点。

  2. USB 主机控制器

  在介绍USB主机控制器驱动程序之前,先让我们了解一下USB系统和USB主机控制器。

  2.1 USB系统和USB主控制器的基本概念

  在USB系统中,各种USB设备要与主机相连,就必须通过一个共同的接口接入主机。这个接口就是USB主机控制器(USB Host Controller)。HC是软件、硬件以及固件的综合,是USB拓扑的中心。

  USB总线在物理上是一种以主机为根的树状分层星型拓扑,HUB作为分枝结点,USB设备作为叶子结点。在逻辑上,USB总线是以主机为中心的星型拓扑,HUB在逻辑上也看做为一个USB逻辑设备。在逻辑上,主机直接通USB逻辑设备通信,就好像没有中间的HUB一样。USB逻辑设备是指各种各样的USB设备与主机连接所必须具有的最基本的标准接口,主机通过标准接口管理和配置所有的USB设备。

  图2-1是从USB主机客户软件到USB设备应用的通信流模型。

USB无线网络适配器在嵌入式系统中的应用

l 客户软件是为特定的USB设备服务的程序。USB只是一种总线协议,它的最终目的是为主机与外部设备之间提供方便快速的连接。客户软件可以理解为外部设备的驱动程序及应用程序,而不属于USB系统的一部分。它是USB系统的客户,它与USB所连接的外部设备之间进行逻辑通信。

  l USB系统软件是在特定操作系统上支持的USB驱动程序,它独立于具体的USB设备,也独立于客户软件。

  USB系统软件包括USB驱动(USBD),主机软件,和主机控制器驱动(HCD)。USBD提供USB驱动接口(USBDI)与客户软件通信。客户软件通过I/O请求包(IRP)与USBD进行数据传输。同时,USBD还为客户提供了一个抽象的USB标准设备用于USB设备的配置及控制,因为这样的USB设备具有标准通道及标准控制。

  主机软件的功能类似于USBD,出现在某些操作系统中替代USBDI来支持设备的配置及驱动的加载。

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WLAN技术? IEEE802.11b? uClinux系统? USB无线网络适配器?

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