[實用新型]嵌入式USB主機

有效

• 申請號: 201220235510.3
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN202615388U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 黃櫻;曾華程
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 衡陽市科航專利事務所 43101
• 代理人: 胡宗漢

技術領域

本實用新型屬于計算機領域，特別是涉及一種采用嵌入式計算機技術，帶有USB接口的嵌入式USB主機。

背景技術

USB接口可把多達127個外設連到用戶的系統上，通過協議來共享USB的帶寬，其12Mbps的帶寬對于鼠標等中、低速外設已經足夠了，而在2000年發布的USB2.0版本中，USB帶寬已經被提升到480Mbps，USB支持即插即用，即允許外設在主機和其他外設工作時進行連接、配置、使用和刪除，應用USB總線規范，可以取代PC上過多的I/O接口而僅以一個串行接口取代，使得PC與外設之間的連接變得更加容易。

自從1996年2月USB1.0版本發布后短短幾天內，USB不僅成為了PC主板上的標準接口，而且成為了所有PC外設如鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、數字相機、掃描儀和游戲手柄等與PC相連的標準協議之一，迅速占領了計算機中、低速外設的市場，大有取代串口和并口之勢，使用USB接口的設備正在以驚人的速度發展，2003年生產的PC幾乎都有USB接口，最新的PC還有USB集線器和4～6個USB接口，最新推出的USB2.0版本，其速度比USB1.0和1.1版本快將近40倍，達到480Mbps，使USB推廣到硬盤、調制解調器、信息家電網絡產品和其他快速外設成為了可能。

在早期的計算機系統上常用串口或并口連接外圍設備，每個接口都需要占用計算機的系統資源如中斷，I/O地址，DMA通道等，無論是串口還是并口都是點對點的連接，一個接口僅支持一個設備，因此每添加一個新的設備，就需要添加一個ISA/EISA?或PCI卡來支持，同時系統需要重新啟動才能驅動新的設備，USB總線主要用于PC機與外圍設備的互聯，和傳統的串并口相比USB總線具有低成本、使用簡單、支持即插即用、易于擴展、應用范圍廣等特點，已被廣泛地用在PC機及嵌入式系統上，USB接口還具有數據傳輸速率高、使用方便等特點，但USB技術還不是很成熟，特別是高速設備。

雖然USB技術在PC領域的應用已經如日中天，但由于其以主機為中心的拓撲結構、軟件復雜性以及相對于嵌入式系統較高的功率要求，所以在嵌入式系統中，特別是在無操作系統的嵌入式系統中如何接入外圍設備一直變化不大，許多設計師寧愿沿用原來常用的RS232串行接口或并行接口，而不愿觸及復雜的USB接口，隨著近年來對USB規范的修改，允許使用替代的連接方法，對主機電源要求有所降低，并可選用480?Mbps的數據傳輸速率，再加上有數百種現成的廉價外設可供使用，使人們對嵌入式USB應用的興趣與日俱增。

隨著USB應用領域的逐漸擴大，人們對于USB的期望也越來越高，希望USB能通過PDA等移動設備直接和USB外設通信，使得USB能應用在沒有PC的領域中，但這正是USB的一個致命的弱點，USB的拓撲結構中居于核心地位的是主機，任何一次USB的數據傳輸都必須由主機來發起和控制，所有的USB外設都只能和主機建立連接，任何兩個外設之間或是兩個主機之間無法直接通信，而目前，大量的扮演主機角色的是PC，因此，我們目前所買到和使用的USB移動設備，都是USB的外設，比如USB的移動硬盤、USB接口的數碼相機等等，所有這些設備都只能與PC進行文件和數據交換。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種直接利用MCU+USB主控芯片實現的方案，采用8位單片機實現USB主機功能，在MCU完成對USB主機控制芯片的驅動的同時，把數據按照USB協議打包，實現對Mass?Storage類USB設備的訪問，完成對U盤文件的創建、讀寫等基本操作，這個方案的優點是用8位MCU，硬件電路簡單、外圍器件少、系統成本低，CPU通過執行虛擬軟件模塊直接驅動普通I/O口實現硬件外設功能，在單片機上加載USB協議棧、Mass?Storage類協議以及構建FAT文件系統，在外接一個USB主機控制芯片的情況下就可以獨立于PC實現USB主機功能，實現對USB設備的直接控制和操作。

本實用新型的技術方案是：嵌入式USB主機它包括主機控制器、串口通信模塊電路、電平轉換電路、USB下行端口電路。

所述的主機控制器包括：單片機系統、外擴ROM、外擴RAM、?USB主控器、USB接口、按鍵、LED顯示、RS232接口，外擴ROM、外擴RAM、?USB主控器、按鍵、LED顯示以及RS232接口都連接在單片機系統上，與單片機系統進行數據交換，USB接口連接在USB主控器上。