引 言

　　本文針對Vx-works操作系統(tǒng)下最新的USB 2.O驅(qū)動程序進行了分析，為基于VxWorks的儀器儀表使用USB 2.0總線提供了技術參考，并結合作者開發(fā)某儀器過程中遇到的問題，給出了使用注意事項。

　　1 USB 2.0驅(qū)動程序模型結構

　　USB體系結構是基于主從結構的，USB的驅(qū)動程序設計指的是主機端的驅(qū)動程序。圖1給出了VxWorks操作系統(tǒng)下USB主驅(qū)動棧各模塊之間的功能關系。

　　在棧最底層的是硬件：USB主控制器(USB host con-troller)，USB主控制器在嵌入式主機系統(tǒng)中控制USB，實現(xiàn)USB主機功能。目前，USB控制器主要有3類：

　　(1)(UHCI，universal host controlle inteRFace)通用的主控制器，由Intel最先設計并制定相應規(guī)范;

　　(2)(OHCI，open host controller interface)開放的主控制器，由Microsoft，C2ompaq和National Semicondtlctor最先設計并制定相應規(guī)范;

　　(3)(EHCI，enhanced host controller interface)增強的主控制器，該控制器支持USB2.O。

　　每一主控制器在其上都有相對應的主控制器驅(qū)動程序(HCD)，這些設備驅(qū)動程序與底層的硬件相關，為上層提供統(tǒng)一的功能接口。

　　USB主機驅(qū)動(USBD)與底層硬件無關，通過HCD與底層控制器通信。USBD管理連接到主機上的每一個USB連接，并提供高層與USB設備通信的通道。除此之外，USB[)還自動對USB設備進行電源管理和分配帶寬。在USB系統(tǒng)中，集線器(HUB)對USB系統(tǒng)的正常操作起到關鍵性作用，因此USBD直接對集線器進行控制。這就意味著USBD還具有控制USB設備和集線器動態(tài)插拔的能力。

　　在主機棧的最頂層是USB設備驅(qū)動程序。設備驅(qū)動程序依賴USBD提供的通信通道，驅(qū)動連接到USB系統(tǒng)中的USB設備。

　　OSAL為LJSB主機棧提供了與VxWorks操作系統(tǒng)相關的操作，包括任務管理、互斥及信號燈、內(nèi)存分配以及系統(tǒng)時鐘。

　　通過圖1的結構，可以看出USB主機棧的設計關鍵是USB主機驅(qū)動(USBD)的設計，USBD為USB設備驅(qū)動程序提供標準的USBD API;為主機控制器驅(qū)動提供HCDAPI。

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　　2 USB主機棧啟動過程

　　USB主機棧的啟動分為3步：

　　(1)初始化LJSB主機驅(qū)動(USBD);

　　(2)加載USB主控制器驅(qū)動(HCD);

　　(3)加載USB設備驅(qū)動程序。

　　集成開發(fā)環(huán)境(IDE)下可以通過工具進行配置，其步驟如下所述：

　　(1)包含USB主機棧USB Host Stack組件，通過在工程中包含USB主機棧完成對USBD的支持。在系統(tǒng)啟動時對USB主機驅(qū)動進行初始化需要包含USBHostStack Init組件;

　　(2)包含主機控制器(HC)，根據(jù)具體設計選用相應的控制器。一般在嵌入式模塊的手冊中都有其模塊控制器的類別。在系統(tǒng)啟動時對主機控制器進行初始化需要包含相應控制器的初始化組件;

　　(3)包含設備驅(qū)動，根據(jù)設計的需求選擇相應的設備驅(qū)動。

　　通過上述配置生成的VxWorks系統(tǒng)中帶有USB主機棧，可以完成USB2.0主機功能。

　　3 USB主機驅(qū)動(USBD)分析

　　在使用USBD提供的接口之前，首先需要對USBD進行初始化，USBD的初始化分為3步，其步驟如下：

　　(1)調(diào)用USBD的入口函數(shù)lasbdInit()，usbdInit初始化USBD用到的數(shù)據(jù)結構;

　　(2)調(diào)用13SB集線器(HUB)的初始化函數(shù)lasbHu-blnit()，初始化集線器驅(qū)動的數(shù)據(jù)結構;

　　(3)使用函數(shù)usbHCDlnit()掛接相應的主機驅(qū)動器。

　　對于每一個掛接到USBD上的主機驅(qū)動程序，集線器驅(qū)動程序都會為其創(chuàng)建一個優(yōu)先級為100的任務來監(jiān)視USB總線上的事件。這個任務一直處于睡眠狀態(tài)，一旦集線器上的某一個端口狀態(tài)發(fā)生改變，該任務立即被激活。由于該任務的優(yōu)先級為100，可以立刻獲得資源變?yōu)檫\行狀態(tài)將總線狀態(tài)告知USBD。