實(shí)驗(yàn)原理

硬件原理圖

實(shí)驗(yàn)過程中使用的是USBOG接口T

本文學(xué)習(xí)USB OTG的運(yùn)用和工作原理，并實(shí)現(xiàn)USB從方式，將實(shí)驗(yàn)板模擬成一個(gè)USB存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和實(shí)驗(yàn)板之間的數(shù)據(jù)傳輸。

USB（Universal Serial Bus）

通用串口總線，USB為解決即插即用PnP(Plug and Play)需求而誕生，支持熱插拔。能在不斷電的情況下，插拔USB設(shè)備。

USB協(xié)議版本有USB1.0、USB1.1、USB2.0、USB3.0等，USB2.0目前比較常用，以下以2.0為主介紹。由于USB是主從模式的結(jié)構(gòu)（所有的通信都由主機(jī)發(fā)起，設(shè)備不能發(fā)起），故設(shè)備與設(shè)備之間、主機(jī)與主機(jī)之間不能互連，為解決這個(gè)問題，擴(kuò)大USB的應(yīng)用范圍，出現(xiàn)了USB OTG，全拼 ON The Go。USB OTG連接的同一個(gè)設(shè)備，在不同的場合下可在主機(jī)和從機(jī)之間切換。

USB家族成員可以分為以下：

USB Host：USB主機(jī)，一般是PC機(jī)。

USB Device：即USB設(shè)備，有USB鍵盤、U盤等，而USB Hub集線器是一種特殊的USB設(shè)備。

USB OTG：OTG即On-The-Go，同時(shí)具備USB主機(jī)和USB設(shè)備的功能，數(shù)碼相機(jī)就帶有OTG的功能。

USB OTG

根據(jù)USB接口所屬協(xié)議，OTG可分為5類：

USB2.0 OTG：理論傳輸速率480Mbps，即60MB/s

Micro 5PIN OTG

Mini 5PIN OTG

Micro USB3.0 OTG：USB3.0的理論數(shù)據(jù)傳輸速率是5Gbps/10bitt=500MB/s

Type C OTG

USB接頭匹配表

Micro、Mini和TypeC 是比較常見的接口，在本實(shí)驗(yàn)中使用的是Mini USB接口。

匹配USB連接線

本實(shí)驗(yàn)中使用的是Mini USB線

主機(jī)和從機(jī)

USB體系包括"主機(jī)"、"設(shè)備"、"物理連接"三個(gè)部分。

主機(jī)是一個(gè)提供USB接口及接口管理能力的硬件、軟件的復(fù)合體，可以是PC，也可以是OTG設(shè)備。一個(gè)USB系統(tǒng)中僅有一個(gè)USB主機(jī)；

設(shè)備包括USB功能設(shè)備和USB集線器，最多支持127個(gè)設(shè)備，這是因?yàn)閰f(xié)議規(guī)定了每個(gè)USB設(shè)備具有一個(gè)7bit的地址（取值范圍0~127，而地址0是保留給未初始化的設(shè)備使用的）;

物理連接指的是USB的傳輸線使用屏蔽的雙絞線。

設(shè)備的初始功能是通過定義連接器來實(shí)現(xiàn)的。OTG定義了一個(gè)叫做MiniAB的插孔，他能直接接入MiniA或者M(jìn)iniB插口，MiniAB有一個(gè)ID引腳 上拉至電源端，MiniA插頭有一個(gè)與地連接好的ID（R<10 Ω），Mini B插頭有一個(gè)與地連接的開路ID引腳(R>100 kΩ)。當(dāng)2個(gè)OTG設(shè)備連接到一起的時(shí)候 ，MiniA插頭邊的ID引腳會(huì)注入一個(gè)“0”狀態(tài)，MiniB插頭邊的ID引腳為 “1”，ID為0的OTG設(shè)備默認(rèn)為主機(jī)（Adevice），ID為1的OTG設(shè)備默認(rèn)為從機(jī)（B device）。

數(shù)據(jù)流模型

USB接口層為OTG主機(jī)和OTG設(shè)備提供物理連接，USB系統(tǒng)軟件使用主機(jī)控制器來管理主機(jī)與 USB設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。USB系統(tǒng)軟件相對(duì)于主機(jī)控制器而言，處理的是以客戶角度觀察的數(shù)據(jù)傳輸及客戶與設(shè)備的交互。USB設(shè)備層為USB主機(jī)系統(tǒng)軟件提供一個(gè)可用的邏輯設(shè)備。主機(jī)通過與之功能匹配的客戶軟件實(shí)現(xiàn)其各種功能。

OTG設(shè)備與以往的USB設(shè)備一樣有兩種通道：數(shù)據(jù)流通道和消息通道。數(shù)據(jù)流通道沒有定義好的結(jié)果，而消息通道則有固定的結(jié)構(gòu)。但是，每個(gè)通道都有一定的帶寬、傳輸類型、傳輸方向和緩沖區(qū)大小。自供電設(shè)備配置一個(gè)默認(rèn)的控制通道，由他提供該設(shè)備的配置和狀態(tài)等信息。

程序流程

程序流程設(shè)計(jì)中首先要進(jìn)行外設(shè)使能配置，接著初始化設(shè)備的狀態(tài)，進(jìn)行DSP和USB的中斷初始化，初始化USB大容量設(shè)備和DMA，最后分配數(shù)據(jù)緩沖區(qū)并進(jìn)行USB數(shù)據(jù)的接收傳輸

初始化源碼

初始化USB設(shè)備

使用StarterWare 庫函數(shù)初始化大容量存儲(chǔ)設(shè)備。相關(guān)函數(shù)通過“usbdmsc.h”文件引用。

StarterWare API 接口

void *USBDMSCInit(unsigned int ulIndex, const tUSBDMSCDevice *psDevice)

初始化USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的函數(shù)源碼和使用說明可以查看usbdmsc.c。其中，第一個(gè)參數(shù)是要為大容量存儲(chǔ)類設(shè)備操作初始化的USB控制器的索引。第二個(gè)參數(shù)是指向包含自定義大容量存儲(chǔ)設(shè)備操作的參數(shù)的結(jié)構(gòu)。

DMA初始化源碼

初始化DMA

使用StarterWare 庫函數(shù)初始化DMA。相關(guān)函數(shù)通過“cppi41dma.h”文件引用。

StarterWare API 接口

void Cppi41DmaInit(unsigned short usbDevInst, endpointInfo *epInfo, unsigned short numOfEndPoimts)

初始化DMA的函數(shù)源碼和使用說明可以查看cppi41dma.c。其中，第一個(gè)參數(shù)是USB設(shè)備實(shí)例。第二個(gè)參數(shù)是端點(diǎn)信息結(jié)構(gòu)。第三個(gè)參數(shù)是要配置的端點(diǎn)總數(shù)。

DMA數(shù)據(jù)接收傳輸源碼

DMA數(shù)據(jù)接收傳輸

使用StarterWare 庫函數(shù)接收傳輸DMA數(shù)據(jù)。

相關(guān)函數(shù)通過“cppi41dma.h”文件引用。

StarterWare API 接口

void doDmaRxTransfer(unsigned short usbDevInst, unsigned int length, unsigned char *buff, unsigned int endPoint)

DMA數(shù)據(jù)接收傳輸?shù)暮瘮?shù)源碼和使用說明可以查看cppi41dma.c。其中，第一個(gè)參數(shù)是USB設(shè)備實(shí)例。第二個(gè)參數(shù)是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長度。第三個(gè)參數(shù)是要數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。第四個(gè)參數(shù)是接收數(shù)據(jù)的端點(diǎn)。

操作現(xiàn)象

硬件連接

（1）使用Mini USB線連接實(shí)驗(yàn)板的USB OTG和電腦端的USB接口。

（2）連接仿真器和電腦的USB接口，

（3）將撥碼開關(guān)撥到DEBUG模式01111，

（4）連接實(shí)驗(yàn)箱電源，撥動(dòng)電源開關(guān)上電。

軟件操作

導(dǎo)入工程，選擇Demo文件夾下的對(duì)應(yīng)工程

編譯工程

將CCS連接開發(fā)板并加載程序

點(diǎn)擊運(yùn)行程序

可看到彈出格式化提示界面，點(diǎn)擊”格式化磁盤”，點(diǎn)擊”開始”，點(diǎn)擊”確定”，可以在PC中看到新產(chǎn)生約48MByte大小的可移動(dòng)磁盤盤符，可以像操作普通的U盤一樣操作此磁盤。請(qǐng)保持實(shí)驗(yàn)箱狀態(tài)和連接，進(jìn)行下面的速度測試步驟。

雙擊測試軟件文件，選擇磁盤，選擇32MByte空間，然后點(diǎn)擊”開始”按鈕，等待3分鐘左右，可以在界面中看到文件讀寫速度測試結(jié)果。

可看到當(dāng)傳輸文件達(dá)到64KByte以上，讀和寫速度可以分別穩(wěn)定在24MByte/S和23MByte/S左右。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先點(diǎn)擊黃色按鈕暫停程序運(yùn)行，再點(diǎn)擊紅色按鈕退出CCS與實(shí)驗(yàn)箱的連接，最后實(shí)驗(yàn)箱斷電即可。