基于嵌入式USB的以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著USB技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)USB的期望也越來(lái)越高。雖然USB技術(shù)在臺(tái)式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的地位已經(jīng)固如磐石，但是由于其以主機(jī)為中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，任何一次USB的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)來(lái)發(fā)起和控制，所有的 USB設(shè)備都只能與主機(jī)建立連接。不僅如此，軟件復(fù)雜性以及較高的功率要求，使得人們對(duì)嵌入式設(shè)備中使用USB的興趣與日俱增［1］。嵌入式USB結(jié)合以太網(wǎng)技術(shù)可以將USB設(shè)備轉(zhuǎn)換到TCP/IP,讓USB 設(shè)備不再受距離限制，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地訪問(wèn)USB設(shè)備，可以讓一個(gè)USB設(shè)備供多個(gè)用戶使用，從而提高USB設(shè)備的利用率。通過(guò)使USB設(shè)備具備聯(lián)網(wǎng)能力的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)使用USB存儲(chǔ)、USB視頻和USB打印等。本文提出了一種利用ARM7來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式USB的方法，并結(jié)合以太網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，使得通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以方便地訪問(wèn)USB設(shè)備。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)采用LPC2148控制嵌入式SL811HS和ENC28J60，實(shí)現(xiàn)了USB設(shè)備與以太網(wǎng)的連接，便于USB設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)共享和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。SL811HS主要實(shí)現(xiàn)USB HOST的功能，它能夠識(shí)別USB設(shè)備，并能夠?qū)υ撛O(shè)備進(jìn)行讀寫操作。ENC28J60主要完成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)USB設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)［2-3］

LPC2148是一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，并帶有512KB嵌入的高速片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器。片內(nèi)128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大的時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可以使用16位Thumb模式將代碼降低超過(guò)30%，而犧牲的性能卻很小。LPC2148具有較小的64腳封裝，最多可以使用46個(gè)GPIO。其極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、多路10位ADC、1路DAC以及豐富的接口使其特別適合于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制嵌入式MODEM等各種類型的應(yīng)用。選用LPC2148的原因是它片內(nèi)集成了Flash、RAM、SPI接口，使得外圍電路簡(jiǎn)單，性價(jià)比高。

ENC28J60是美國(guó)微芯科技公司于2005年推出的全球首枚28引腳獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，可為嵌入式應(yīng)用提供低引腳數(shù)、低成本且高效易用的遠(yuǎn)程通信解決方案。此外，ENC28J60以太網(wǎng)控制器采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的SPI串行接口，只需很少的連線即可與主控芯片機(jī)連接，使如圖2所示。其中的CS和RESET接到主控芯片是為了使軟件設(shè)計(jì)更靈活。

SL811HS是Cypress公司設(shè)計(jì)的嵌入式USB主機(jī)設(shè)備控制器，在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛，能通過(guò)軟件控制選擇主從方式，支持低速和全速傳輸并自動(dòng)檢測(cè)低速或全速設(shè)備，通過(guò)A0區(qū)分地址和數(shù)據(jù)，并支持地址自增模式。SL811HS與主控芯片的接口電路如圖3所示。