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随着3G、B3G和WiMax等技术的发展,无线数据传输的速度越来越快,在此环境下,无线终端以太网的应用和开发也在如火如荼地开展。ATI的Nucleus嵌入式操作系统和TI的OMAP平台在无线宽带接入终端设计中有广泛的应用。本文从应用的角度围绕USB规范,USB主机控制器规范,Nucleus操作系统和OMAP平台,进行软件和硬件设计,给出了一种USB转以太网在宽带终端中的应用设计方案。
本文根据设计要求,首先分析USB1.1规范,研究USB主机和USB设备的特点,结合OMAP USB主机控制器的实际,分析开放主机控制器规范(OHCI),实现了OMAP的USB主机功能,并完成了对USB设备RTL8150L的枚举和配置。再次,研究了嵌入式操作系统Nucleus的体系结构和内核开发过程,在此基础上进行了内核移植分析。然后,分析了RTL8150L和OMAP1621的芯片结构和引脚特征,以及OMAP1621与RTL81501,之间的通信关系,设计了USB主机端和RTL8150L,的连接原理图。最后开发USB主机系统软件,实现USB转以太网的数据通路,完成了项目开发的软硬件联调和测试。
在硬件设计上,实现USB转以太网功能的主要器件是RTL8150L,它与OMAP1621的接口是USB的DP、DM引脚,通过芯片内部电路实现USB信号与以太网信号的相互转换,RTL8150L出来的信号经隔离变压器处理后,再通过RJ45接口与PC机相连。
在软件设计上,首先进行了操作系统的移植,然后采用模块化设计的思想,分层实现的方法,将USB转以太网软件设计分为USB任务的创建和中断注册、通用的USB主机设计、RTL8150L的配置和数据收发等模块。在USB主机的实现中,完成了USB主机的初始化以及USB主机的硬件和相关寄存器配置,并遵循主机控制器OHCI规范和USB1.1规范实现对RTLS150L的设置和数据的收发处理功能。
最后开展一系列的测试,利用OMAP1621目标板和JTAG接口工装板与计算机并口的通信,下载CCS编译生成的.out文件到OMAP1621中,进行USB主机系统的软件和硬件的联合调试。测试工作包括USB设备连接检测的测试;主机识别设备并对设备进行配置的测试;主机和设备之间数据传输的测试。这些测试表明本USB主机的软、硬件电路设计是正确的,USB主机能够实现对设备的检测、识别、配置等操作,最终实现了USB转以太网的数据收发功能。