摘 要：本文簡要介紹由三星ARM7內核的S3C44B0X為嵌入式處理器, mClinux為嵌入式操作系統平臺的專用PDA設備的USB控制Host/Slave模式的應用。

　　關鍵詞：嵌入式系統；mClinux；USB控制； Host/Slave模式

引言

　　目前，USB 設備產品的應用非常廣泛，但市場上能夠提供Host/Slave兩種模式的USB控制芯片并不多，本系統采用CYPRESS公司的SL811HST芯片作為USB接口的控制芯片，實現Host/Slave兩種工作模式。

系統介紹

　　本系統是以三星公司的S3C44B0X為嵌入式處理器，mClinux為操作系統的專用PDA，通過無線方式實現與上位機的通信，同時也可通過USB接口直接控制USB打印機輸出。其中USB控制芯片采用CYPRESS公司的SL811HST芯片，它有兩種工作模式Host/Slave。模式的改變是由該芯片M/S腳的電平值決定，其值可以通過軟件設置來改變。當置M/S腳為低電平時，它是Host模式，可以直接控制打印機；當置M/S腳為高電平時，它是Slave模式，可以下載PC的資料，同時可對PDA充電電池充電。

硬件設計

　　三星公司的S3C44B0X是一款專為手持設備和通用設備而設計的，16/32位RISC 結構的嵌入式處理器。

CYPRESS公司的SL811HST是嵌入式的USB 主機或外設接口控制器。其基本功能如下：

1) 支持USB 1.1 的全速和低速設備；

2) 虛擬的外部總線，使得僅需占用和外接CPU 的1 根地址線A0，數據線為8位；

3) 16 個內部寄存器，可以對USB Host 進行充分的控制；內部多達256 字節的RAM，為USB 傳輸建立了足夠的緩沖區；

4) 操作電壓為3.3V，但是I/O 端口為5V Tolerant，因此可以自由地和5V 或3.3V 的CPU 系統連接；

5) 可接12MHz 或48MHz外置晶振，對其操作通過16個寄存器來完成。 

　　GPE5是Host/Slave模式控制管腳，它同時同步控制USB接口的負載方式。GPE4口可以監視USB接口上是否有主USB設備插入，如果有，VUSB為高電平；沒有則為低電平。GPE3口用于顯示USB設備是否處于就緒或相應的Host/Slave模式工作狀態。 

軟件設計

　　在Linux操作系統中，驅動程序的加載方式為：

　　1) 將驅動程序作為可加載的模塊(Module)，在系統超級用戶(Root)權限下使用insmod命令動態加載，使之成為系統核心的一部分。對于USB 設備而言，由于可熱插拔，一般采用模塊化的設備驅動程序。

　　2) 將設備驅動程序的源代碼加進系統內核，編譯移植到嵌入式系統，系統啟動后將自動加載驅動。USB 協議棧程序一般采用這種方法加入內核，進而產生一個叫做“USB 核心”的子系統。這個子系統提供了許多數據結構、宏定義、功能函數和應用程序接口(API)來對硬件或設備進行支持。

　　本系統就是采用第二種方式加載USB驅動的。由于本系統的mClinux包來自于英蓓特公司的包，因此節省了很多工作，具體編譯過程如下：

　　1) 在mClinux內核的USB驅動目錄中添加如下三個文件：sl811h-usb.c 、sl811h.h、 sl811husb.h。這兩個頭文件中主要定義了一些關于811HS/T寄存器的宏。

　　2) 編輯/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/config.in文件。

首先在config.in文件開頭添加如下語句：

dep_tristate 'Support for USB' CONFIG_USB $CONFIG_PCI

if [ "$CONFIG_USB" = "y" -o "$CONFIG_USB" = "m" ]; then

bool ' USB verbose debug messages' CONFIG_USB_DEBUG

comment 'Miscellaneous USB options'

bool ' Preliminary USB device filesystem' CONFIG_ USB_DEVICEFS

if [ "$CONFIG_ EXPERIMENTAL" = "y" ]; then

bool ' Enforce USB bandwidth allocation (EXPERIMENTAL)' CONFIG_USB_BANDWIDTH

else

define_bool CONFIG_USB_ BANDWIDTH n

fi

bool ' Long timeout for slow-responding devices (some MGE Ellipse UPSes)' CONFIG_USB_ LONG_TIMEOUT

fi

然后在makefile文件中添加

ifeq ($(CONFIG_USB_ DEBUG),y)

L_OBJS+=sl811h-usb.o

endif

在/uclinux-s3cev40/linux-2.4.x/drivers/usb/sl811h_usb.c文件中添加如下代碼：

#ifdef CONFIG_USB_DEBUG

#define DEBUG

#else

#undef DEBUG

#endif

#SL811HS/T----- USB Host Controller driver

INCLUDEDIR = /usr/src/linux/include

CFLAGS = -D__KERNEL__ -DMODULE -O -Wall -

static -I$(INCLUDEDIR)

VER = $(shell awk -F\" '/REL/ {print $$2}'

$(INCLUDEDIR)/linux/version.h)

all:sl811h-usb.o

sl811h-usb.o:sl811h-usb.csl811h-usb.hsl811h.h

gcc sl811h-usb.c -c $(CFLAGS)

# End this file

　　3) 在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/dev中增加一個設備文件。因為USB設備主要都是通過快速串行通訊來讀寫數據， 故一般作為字符設備。在/usr/local/src/uClinux-s3cev40/fs/devfs 下執行：

mknod usb0 c 127 0

mknod usb1 c 127 1

4) 執行make xconfig，用戶內核設置選擇y。

5) 執行make dep。

6) 執行make。USB設備驅動程序被編譯進mClinux內核，包含在image.bin文件中。

在嵌入式系統啟動時，USB設備驅動就自動執行了。

結語

　　本設計以mClinux嵌入式操作系統為平臺，充分發揮了SL811HST芯片的Host/Slave兩種模式的作用，使其在實際使用中非常方便。隨著嵌入式USB設備Host/Slave模式的研發，USB設備的使用會更加普及。