【正文】 為中心，研究 USB 系統(tǒng)架構(gòu)與其協(xié)議分析、Linux 系統(tǒng)內(nèi)核及內(nèi)核模塊配置和編譯、Linux USB 系統(tǒng)與功能測試和 Linux USB 鼠標(biāo)驅(qū)動程序設(shè)計(jì)。目前主板中主要是采用 和，各 USB 版本間能很好的兼容。這就讓用戶在使用外接設(shè)備時，不需要重復(fù)“關(guān)機(jī)將并口或串口電纜接上再開機(jī)”這樣的動作，而是直接在電腦工作時，就可以將 USB 電纜插上使用。因此若要外接光驅(qū),至多能接六倍速光驅(qū)，無法再高。 USB 的擴(kuò)展應(yīng)用 前置 USB 接口前置 USB 接口是位于機(jī)箱前面板上的 USB 擴(kuò)展接口。無線 USB 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率與目前的有線 USB 標(biāo)準(zhǔn)是一樣的，均為每秒 480M，兩者的區(qū)別在于無線USB 要求在個人電腦或外設(shè)中裝備無線收發(fā)裝置以代替電纜連線。 重新命名了 USB 標(biāo)準(zhǔn)將原先的 USB 改成了 USB Full Speed（全速版） ，同時將原有的 USB 改成了 USB HighSpeed（高速版） ，并同時公布了新的標(biāo)識。 USB 基于半雙工二線制總線，只能提供單向數(shù)據(jù)流傳輸，而 USB 采用了對偶單純形四線制差分信號線，故而支持雙向并發(fā)數(shù)據(jù)流傳輸，這也是新規(guī)范速度猛增的關(guān)鍵原因。 OHCI驅(qū)動程序用來為非 PC 系統(tǒng)上的（以及帶有 SiS 和 ALi 芯片組的 PC 主板上的） USB 芯片提供支持。 USB 設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)備描述符配置 0 配置 n接口 0 接口 0 接口 1端點(diǎn) 0 端點(diǎn) 1 端點(diǎn) 0圖 5 USB 設(shè)備邏輯結(jié)構(gòu)在 USB 協(xié)議中接口由多個端點(diǎn)組成，代表一個基本的功能，是 USB 設(shè)備驅(qū)動程序控制的對象。一個 USB 設(shè)備只有一個設(shè)備描述符，一個設(shè)備描述符可以包含多個配置描述符，一個配置描述符可以包含多個接口描述符，一個接口使用幾個端點(diǎn)就有幾個端點(diǎn)描述符。一個包由多個域構(gòu)成：同步域（SYNC） 、標(biāo)示域（PID） 、地址域(ADDR)、端點(diǎn)域(ENDP)、幀號域(FRAM)、數(shù)據(jù)域(DATA)、校驗(yàn)域(CRC)。管道（Pipe）是主機(jī)和設(shè)備端點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｐ停灿袃煞N類型的管道：無格式的 流管道（Stream Pipe）和有格式的信息管道（Message Pipe） 。對于總線供電設(shè)備，在枚舉完成前最多可從總線獲取 100mA 的電流。對于高速設(shè)備該值為 64Byte；對于低速設(shè)備該值為 8；全速設(shè)備可以是 13 64。中斷傳輸?shù)难舆t有保證，但并非實(shí)時傳輸，它是一種延遲有限的可靠傳輸，支 持錯誤重傳。低速 USB 設(shè)備不支持批量傳輸，高速批量端點(diǎn)的最大包長度為 512，全速批 量端點(diǎn)的最大包長度可以為 1364。 在主機(jī)控制器和 USB HUB 之間還有另外一種傳輸——分離傳輸（Split Transaction） ，它僅在主機(jī)控制器和 HUB 之間執(zhí)行，通過分離傳輸，可以允許全速/低速設(shè)備連接到高速主機(jī)。System call interface(SCI)系統(tǒng)調(diào)用接口Pross management(PM)進(jìn)程管理依賴硬件體系結(jié)構(gòu)的代碼Device Drivers（DD）驅(qū)動程序ArchMemory management(MM)內(nèi)存管理Network stack網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧Virtueal file system(VFS)虛擬文件系統(tǒng)圖 8 linux 內(nèi)核 Linux 內(nèi)核目錄結(jié)構(gòu)圖 9 Linux 內(nèi)核文件目錄/arch 目錄：內(nèi)核多支持的每一種支持 CPU 體系，在該目錄下都有對應(yīng)的子目錄，每一個 CPU 的子目錄有進(jìn)一步分解為 boot、kernel 等子目錄，分別包含了控制系統(tǒng)引導(dǎo)，系統(tǒng)調(diào)用等。/ipc 目錄：進(jìn)程間通信的實(shí)現(xiàn)代碼。/virt 目錄：內(nèi)核虛擬機(jī)。Makefile 術(shù)語:a. 規(guī)則：用于說明如何生成一個或多個目標(biāo)文件，命令要用 TAB 鍵開始。途中黑色箭頭代表真實(shí)的數(shù)據(jù)流，灰色箭頭代表邏輯上的通訊。除端點(diǎn) 0 外，所有的端點(diǎn)只支持一個方向的 數(shù)據(jù)傳輸。__u8 bDescriptorType。__le16 bcdDevice。在 Linux 系統(tǒng)內(nèi)核里定義了 usb_interface 結(jié)構(gòu)體來作為接口描述符，在接口描述符中又包含了多個配置和多個設(shè)置，就像手機(jī)可以當(dāng) U 盤和手機(jī)用（配置） ，同時又有會議模式和戶外模式（設(shè)置） 。URB 被提交到 USB 核心后，USB 核心指定 USB 主控器驅(qū)動程序來處理該 URB，一下 3 種情況被認(rèn)為處理 完成：URB 被成功發(fā)給設(shè)備，設(shè)備返回正確的確認(rèn)（urbstatus 為 0）發(fā)送或接受數(shù)據(jù)時出錯（urbstatus 將記錄錯誤值）URB 被取消（usb_unlink_urb()或 usb_kill_urb()函數(shù)被調(diào)用，或者 URB 已提交，而 USB 設(shè)備拔出） 搭建開發(fā)平臺 安裝編輯工具 在 Windows 平臺上安裝 Source Insight 開發(fā)工具。 安裝其他工具（1）安裝 DNW 超級終端并在 Configuration 中配置 Serial Port 的 Baud Rate 為 115200；在 COM Port 中選擇 COM1；在 USB Port 的 Download Address 中輸入 0x30008000。而色深和分辨率之積決定了顯存的大小。在這一層中既要結(jié)合硬件知識又要運(yùn)用到軟甲基礎(chǔ)。//入口module_exit(usb_mouse_exit)。struct usb_mouse *mouse。/* 根據(jù) HID 規(guī)范，鼠標(biāo)唯一的端點(diǎn)應(yīng)為中斷端點(diǎn) */if (!usb_endpoint_is_int_in(endpoint))return ENODEV。mousedata_dma)。strlcat(mousename, devproduct, sizeof(mousename))。input_dev = amp。input_devopen = usb_mouse_open。return 0。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)初就體現(xiàn)了我理論功底不扎實(shí)的，理論聯(lián)系實(shí)踐的能力還不不強(qiáng)的現(xiàn)象。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了老師和很多同學(xué)的幫助，在此我表示誠摯的感謝。在離開之際衷心的祝愿我的母校越越辦越好，東華理工的精神能為我們的中國特色的社會主義中國做出更大的貢獻(xiàn)。但最終都得到了解決，讓我積累了豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心，成為了一筆永遠(yuǎn)的財(cái)富。}總 結(jié)在老師的指導(dǎo)下，通過三個月的努力終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。if (error)goto fail3。input_devrelbit[0] |= BIT_MASK(REL_WHEEL)。usb_to_input_id(dev, amp。if (devmanufacturer)strlcpy(mousename, devmanufacturer, sizeof(mousename))。if (!mouse || !input_dev)goto fail1。/* 獲取端點(diǎn) 0 描述符 */endpoint = amp。 /* 接口設(shè)置描述 */struct usb_host_interface *interface。以便實(shí)現(xiàn)更高層的調(diào)用。這部分主要是用匯編和 C 語言編寫的程序代碼，完成驅(qū)動 s3c2440 和相關(guān)外圍設(shè)備硬件工作的功能。LCD 分辨率是指 LCD 上的像素的數(shù)目，用橫向點(diǎn)數(shù)*縱向點(diǎn)數(shù)得出 LTV350QV F0E 的分辨率為 320*240。在 Language Settings 的 ARM Assembler 選項(xiàng)卡中的 Architecture or Processor 選擇 ARM920T。初始化 URB 中斷 urb usb_fill_int_urb() 批量 urb usb_fill_bulk_urb() 控制 urb usb_fill_control_urb() 等時 urb 沒有函數(shù)初始化圖 34 USB 協(xié)議參見（文件綜述 Universal+Serial+Bus+Specification+v2[1].0((USB+) 第 265頁266 頁）__le16 idVendor。static struct usb_driver usb_mouse_driver = {.name = usbmouse, /* 驅(qū)動名 */.probe = usb_mouse_probe, /* 捕獲函數(shù) */.disconnect = usb_mouse_disconnect, /* 卸載函數(shù) */.id_table= usb_mouse_id_table, /* 設(shè)備列表 */}。一個 USB 設(shè)備可以包括若干個端點(diǎn)，不同的端點(diǎn)以端點(diǎn)編號和方向區(qū)分。從邏輯上可以分為功能層、設(shè)備層和總 線接口層三個層次。GUN 的 makefile 能夠是整個軟件工程編譯，連接只需要一個命令就可以完成。/sound 目錄：音頻設(shè)備的驅(qū)動程序。/include 目錄：內(nèi)核所需的頭文件，與平臺無關(guān)的頭文件在 include/linux 子目錄下與硬件體系相關(guān)的頭文件在 arch 目錄下。內(nèi)核空間與用戶空間是程序執(zhí)行的兩種不同的狀態(tài)，通過系統(tǒng)調(diào)用和硬件中斷能夠完成從用戶空間到內(nèi)核空間的轉(zhuǎn)移。全速同步傳輸不得占用超過 80%的幀時間，高速同步傳輸不得占用超過 90%的微幀時間。如果需要在兩個方向上進(jìn)行某種單向傳輸，需要占用兩個端點(diǎn)，分別配置成不同的方向，可以擁有相同的端點(diǎn)編號。在一幀內(nèi)如果有多余的未用時間，并且沒有同步和中斷傳輸，可以用來進(jìn)行控 制傳輸。其他三種傳輸類型都沒有格式定義。HOST 根據(jù) PID 和 VID 加載設(shè)備驅(qū)動程序，并對設(shè)備進(jìn)行合適的配置。端點(diǎn)（Endpoint）是 USB 設(shè)備中的可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的最小單元，支持單向或者雙向的數(shù)據(jù)傳 輸。一個事務(wù)由一個或多個包（packet）構(gòu)成。同樣，USB 內(nèi)部，同樣也包含了類似于PCI 配置寄存器，這樣的固定格式的數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)，主機(jī)可以獲取 USB 設(shè)備的類型、生產(chǎn)廠商等信息。ROOT HUB 是一個特殊的 USB HUB，它集成在主機(jī)控制器里，不占用地址。OHCI 即 Open Host Controller Interface，開放式主機(jī)控制接口協(xié)議 。該技術(shù)的目標(biāo)是推出比目前連接水平快 10 倍以上的產(chǎn)品，采用與有線 USB 相同的架構(gòu)。 由于當(dāng)時制訂的標(biāo)準(zhǔn)有了變化，USB 規(guī)范就產(chǎn)生了三種速度選擇：480Mbps、12Mbps、。目前的主板上的 USB 都支持 ，但 USB 只有較新的主板才能支持，購買時根據(jù)個人情況選擇產(chǎn)品，雖然 向下兼容 ，但支持 接口的移動硬盤盒比 的要貴一些。 有高速、全速和低速三種工作速度，高速是 480Mbit/s，全速是 12Mbit/s，低速是 。USB 在個人電腦上往往具有多個接口，可以同時連接幾個設(shè)備，如果接上一個有四個端口的 USB HUB 時，就可以再連上。 USB 各版本區(qū)別版本最大傳輸速率速率稱號最大輸出電流協(xié)議推出時間： ：(192KB/s)低速(LowSpeed)500mA……1996 年 1 月；：12Mbps()全速(FullSpeed)500mA……1998 年 9 月；：480Mbps(60MB/s)高速(HighSpeed)500mA……2022 年 4 月；：5Gbps(640MB/s)超速(SuperSpeed)900mA……2022 年 11 月。 這幾年，隨著大量支持 USB 的個人電腦的普及，USB 逐步成為個人電腦的標(biāo)準(zhǔn)接口已經(jīng)是大勢所趨。 課題研究的意義USB 憑借自身的優(yōu)勢，USB 設(shè)備也開始廣泛的應(yīng)用于嵌入式設(shè)備中。主要知識涉及 USB 系統(tǒng)架構(gòu)，USB 描述符，USB 數(shù)據(jù)描述方式，USB 枚舉，Linux 內(nèi)核簡介，Linux 內(nèi)核及內(nèi)核模塊配置預(yù)編譯，Linux 系統(tǒng)架構(gòu)，MassStorage 與 USBHID，USB URB 等相關(guān)內(nèi)容。本設(shè)計(jì)主要以 Linux USB 為中心，研究 USB 系統(tǒng)架構(gòu)與其協(xié)議分析、Linux 系統(tǒng)內(nèi)核及內(nèi)核模塊配置和編譯、Linux USB 系統(tǒng)與功能測試和 Linux USB 鼠標(biāo)驅(qū)動程序設(shè)計(jì)。USB 具有傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，幾乎應(yīng)用于所有的外部設(shè)備，成為當(dāng)今個人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。1998 年后，隨著微軟在 Windows 98 中內(nèi)置了對 USB 接口的支持模塊，加上USB 設(shè)備的日漸增多，USB 接口才逐步走進(jìn)了實(shí)用階