通用串行总线(Universal Serial Bus-USB)作为计算机外围设备通讯的总线标准,以其高速、稳定、易用、廉价等特点,实现了从标准出现到普遍应用的快速发展。目前USB接口已经成为计算机外围设备、移动存储设备、数码产品乃至移动通讯设备与计算机互连的首选标准接口。USB技术在嵌入式系统中有两种主要的应用方式:即作为USB总线设备的USB设备方式和作为USB主控制器的嵌入式USB主机。USB设备已经广泛应用,如打印机、移动硬盘、U盘、数码相机及手机等,在工业领域内,基于USB总线的数据采集系统和虚拟仪器也开始面世。随着移动USB设备互连的要求越来越强,嵌入式USB主机和UST OTG技术的应用逐渐成为USB应用领域的研究热点。但由于USB协议的不对等性,USB主机和USB设备所担负的总线功能差别较大,因此USB主机的实现相对复杂。由于协议的复杂性,加上嵌入式系统中软、硬件资源的限制,在系统中实现USB主机功能的实例还不是很多。目前具有嵌入式USB主机功能的多为具有高档处理器的音视频系统,如数字机顶盒。在采用低端控制器的嵌入式系统(如单片机系统)中实现有限的USB主机功能,是当前USB应用领域中的一个研究方向,也是本文所做工作的重点。本文从USB总线协议入手,结合USB总线特性,分析了USB总线的工作机制,研究了其高速性、可靠性、易用性的实现原理。在此基础上,针对USB总线的应用,从USB设备、USB主机和USB OTG应用三个方面,分别进行了实验和应用研究。论文共分六章:第一章和第二章介绍了USB技术发展和现状、课题意义,并分析USB总线特性的实现机理。第三章介绍了设备方式下的采用USB总线通讯的数据采集系统。第四章介绍了集成了USB主机功能的U盘读写系统。第五章创新性的提出了基于OTG技术的Host-MP3系统的应用方案。后三章均对系统的软硬件结构进行了论述。本文综合探讨了USB技术在嵌入式系统中多个方面的应用与实现,具有较强的现实意义和实用性。