由于人们对数字方法信息的需求量越来越大，数据通讯及其运用技能遭到越来越广泛的重视和运用。跟着技能的开展。USB通讯正向高速、便利便利、安稳牢靠的方向开展。现在，大多数USB设备都是需求与PC机相连进行通讯，而USB设备之间的通讯则无法完结。而关于一些处在特别环境下的称重设备的数据传输和体系升级，PC机很不便利完结，因而迫切要求开宣布能够辨认USB设备的主机端口。这样运用U盘等设备就能完结数据传输。本体系规划在AT91SAM7X256操控器的基础上，增加了主机端口，适用于工矿企业中称重设备的数据更新和体系升级。
1体系全体计划
USB(UniversalSerialBus)即通用串行总线，供给一种兼容不同速度的、可扩大的，运用便利的外围设备接口，一起也是为处理计算机接口太多等问题而规划的。在嵌入式体系中假如处理器集成了OHCI规范的USB主机操控器，则直接就能够引出USB主控端口：而关于没有集成的处理器，则需求运用USB主控器材，从总线上扩展USB主机接口。许多IC制作商都供给这种主控器材，如Scanlogic公司的SL811HS／T等。在编写USB设备驱动程序规划时，能够分为3部分编写：主机端设备驱动程序、主机操控器驱动程序规划和设备端驱动程序。关于一些不具备USB主机端口的设备，为了完结通讯的便利、便利性，如与U盘直接通讯等设备是彻底有必要在本来设备的基础上扩展USB主机端口。
该体系硬件规划是由电源、复位、时钟电路、以太网口、USB主机和设备端口以及串口组成，其结构框图如图1所示。其间，以太网口用于将设备接入网络实施长途办理和监控。将设备的数据接入Internet，完结长途监控，适用于工矿企业设备的集中化办理和保护。USB主机端口通过主机操控器SL811HS／T与操控器AT9lSAM7X256相连，进行数据通讯。USB设备端口作为与PC机通讯的接口。该体系规划的立异在于该设备抛开了PC机，既可作为主机，也可作为外设，并与其他0TG设备直接完结点对点通讯。
2硬件电路规划
USB主机与设备之间的通讯终究都是通过USB主机操控器和USB设备的总线接口间的电缆完结的，任何一个输出恳求都是由主机操控器组成包的方法发往总线的。USB,总线中只需一个主机，它是USB树形结构的根，通过一个根HUB供给一个或多个衔接点，由其衔接各个USB设备。
2．1中心器材选型
该体系规划选用Scanlogic公司的SL811HS／T作为USB主机接口器材，该器材是既能用作Host方法又能用作Slave方法的，具有规范微处理器总线接口USB操控器，适用于非PC设备在Host方法下，它支撑嵌入式主机与USB外围设备的通讯，在Slave方法下，可作为主机的一个外设。SL811HS具有以下特色：是遵从USBl．1协议的嵌入式USBHost／Slave器材；供给8bit宽数据总线及中止支撑，便利与微处理器、微操控器衔接；通过硬件设置或软件设置，作业在Host或Slave方法；主动勘探所接设备是低速设备仍是高速设备：8bit双向数据总线；片上SI-E、USB收发器；软件操控下运行为单个USB主或从设备主机或从设备方法有1．5Mb／s的低速，12Mb／s的全速，主动辨认低速和全速设备8位双向数据，作业于12MHz或48MHz晶振或振荡器。
微处理器是体系中心，其功用直接决议该体系规划的准确性，安稳性和牢靠性。根据本体系对精度和实时性的要求。选用ATMEL公司的AT9lSAM7X256单片机。它具有以下特色：1)内部集成ARM7TDMIARMThumb处理器，支撑嵌入式ICE内电路仿真以及调试通讯接口：2)复位操控器(RSTC)，根据上电复位单元，供给外部信号整形和复位源状况；3)时钟产生器(CKGR)，低功耗RC振荡器，3～20MHz片上振荡器和1个PLL；4)电源办理操控器(PMC)，具有电源优化功用，包含慢速时钟方法(低于500Hz)和闲暇方法，4个可编程外部时钟信号；5)USB2．0全速(每秒12Mbit)设备接口，具有片上收发器，巨细为1352字节的可装备成FIF0；6)10／100base-T(Mb／s)的以太网口；7)供给片上1．8V稳压器，为内核及外部组件供给高达100mA的电流，3．3VVDDIO供给I／O线电源，独立的3．3VVDDFLASH供给Flash电源，具有掉电检测的1．8VVDDCORE供给内核电源。
2．2AT91SAM7X256的USB设备端口规划
AT91SAM7X256的USB设备端口原理图，如图2所示。由于AT91SAM7X256支撑USB2．0全速(每秒12Mbit)设备接口，故AT91SAM7X256的2个引脚DDM和DDP与外界USB相连，直接完结USB设备端口。
由USB接口输入5V直流电源，二极管VD1用于约束电源的导通方向，通过C18、C19滤波，然后通过SPXll7M-3．3将电源稳压至3．3V。为了下降噪声和出错率，应阻隔模仿电源与数字电源，图3中的L1和L2用于电源阻隔元件(将数字电源的高频噪声阻隔)。SPXll7M-3．3是Sipex公司的LDO器材，其特色为输出电流大，输出电压精度高安稳性高。SPXll7M系列LD0器材输出电流可达800mA，具有电流保护和热保护功用，可广泛运用于数字家电和工业操控等范畴。
2．3USB主机端口规划
AT91SAM7X256的USB主机端口原理图，如图3所示。SL811HS／T选用48引脚的TQFP封装方法，SL811HS／T既能用作Host方法又能用作Slave方法。将SL811HS／T的M／S引脚接地，即设为低电平信号(M／S=0)，挑选作为主机端口。
SL811HS／T的D0～D7端口为双向数据I／O端口，与操控器的PAl0～PAl7端口相连，完结数据通讯。SL811HS／T的nRD引脚与AT91SAM7X256的PA9相连，nWR引脚与AT9lSAM7X256的PA8相连，SL811HS／T的nCS引脚与AT91SAM7X256的PA7相连，AO引脚与AT91SAM7X256的PA6相连，操控SL811HS／T的读写状况，如图4所示。
拜访存储器和操控寄存器的空间时，先设A0=0后写地址，接下来设A0=1，再进行寄存器／存储器读／写周期。当nWR或nCS处于无效时，SL811HS写或读操作停止。关于衔接到SL81lHS的设备，在writenWR信号之前撤销片选nCS，数据将一向坚持并与指定的值相同。SL811HS／T的nRST引脚与AT91SAM7X256的PAl8相连，完结软件低电平复位功用。SL811HS／T的引脚7、8与USB接口的DATA+，DATA-相连完结数据通讯。S-L811HS／T的Clk／X1引脚和X2引脚与外接12MHz晶振相连。
3体系软件完结
USB设备驱动程序规划包含主机端设备驱动程序、主机操控器驱动程序和设备端驱动程序3部分组成。主机端设备驱动程序便是设备驱动程序，它是主机环境中为用户运用程序供给一个拜访USB外设的接口。Linux为这部分驱动程序供给编程接口，规划者只需依照需求编写驱动程序结构，通过调用操作体系供给的APl接口函数能够完结对USB外设的特定拜访。
3．1USB设备驱动程序结构
图5所示Linux中USB驱动的体系结构。LinuxUSB主机驱动由3部分组成：USB主机操控器驱动，USB驱动和不同的USB设备类驱动。USB驱动程序首要要向Linux内核进行注册自己，并告之体系该驱动程序所支撑的设备类型及其所支撑的操作。这些信息通过usb_driver结构传递。
3．2注册和刊出
USB驱动程序注册，便是把在初始化函数中填好的use_driver结构作为参数传递给use_register()函数即可，函数的调用办法为：result=usb_register(skel_driver)；当要从体系卸载驱动程序时，也是将use_driver结构作为参数传递给usb_deregister函数处理。函数的调用格局为：
当USB设备刺进时，为了使linux-hotplug体系主动装载驱动程序，需求创立一个MODULE_DEV%&&&&&%E_TABLE。中心代码如下(这个模块仅支撑某一特定设备)：
3．3probe()函数
probe()函数的编写格局为：staTIcvoid*skel_probe(structusb_device*dev，unsignedintifnum，conststructusb_device_id*id)；驱动程序需求承认刺进的设备是否能够被接纳，假如不接纳，或许在初始化的进程中产生任何过错，probe()函数回来一个NULL值。不然回来一个含有设备驱动程序状况的指针，通过这个指针，就能够拜访一切结构中的回调函数。
在驱动程序里，最终一点是要注册devfs(设备文件体系)。首要创立一个缓冲用来保存那些被发送给USB设备的数据和那些从设备上接纳的数据，并为设备传输创立一个USB恳求块(URB)以向设备写入数据，一起USBurb被初始化，然后在devfs子体系中注册设备，答应devfs用户拜访USB的设备。注册进程如下：
假如devfs_register函数失利，devfs子体系会将此状况报告给用户。假如设备从USB总线拔掉，设备指针会调用disconnect函数。驱动程序就需求铲除那些被分配了的一切私有数据，封闭urbs，而且从devfs上刊出调自己。
3．4open()，write()和read()函数
首要，要翻开此设备。在open()函数中MODULE_INC_USE_COUNT宏是一个要害，它起到一个计数的效果，有一个用户态程序翻开一个设备，计数器就加1。read()函数首要从open()函数中保存的fi。write()函数和read()函数是完结驱动对读写等操作的呼应。在skelwrite中，一个FLL_BULK_URB函数，就完结了urb体系callbak和的skel_write_bulk_callback之间的联络。read函数与write函数稍有不同在于：程序并没有用urb将数据从设备传送到驱动程序，而是用usb_bulk_msg函数替代，这个函数能够不需求创立urbs和操作urb函数的状况下，来发送数据给设备，或许从设备来接纳数据。调用usb_bulk_msg函数并传到一个存储空间，用来缓冲和放置驱动收到的数据，若没有收到数据表明失利并回来一个过错信息。usb_bulk_msg函数，当对USB设备进行一次读或许写时，usb_bulk_msg函数对错常有用的；但是，当需求接连地对设备进行读／写时，应树立一个自己的urbs，一起将urbs提交给USB子体系。
MOD_DEC_USE_COUNT宏也会被调用到，首要承认当时是否有其他的程序正在拜访这个设备，假如是最终一个用户在运用，能够封闭任何正在产生的写，操作如下：
USB设备能够在任何时刻点从体系中取走，即便程序现在正在拜访它。USB驱动程序有必要要能够很好地处理处理此问题，它需求能够堵截任何当时的读写，一起告诉用户空间程序：USB设备现已被取走。
4实验成果
通过很多的实验，该体系作业安稳牢靠，传输速度快且具有极低的误码率。使用逻辑剖析仪和BusHound软件进行相应的逻辑功用剖析，USB主机与设备之间能够正常通讯。由于整个电路首要运用于称重体系，所以侧重测试了操控传输和批量传输这两种数据传输方法。批量传输的有用数据传输速率能够到达1Mb／s，这是传输带宽的约束和数据包中冗余信息的存在所导致的。整体来讲，1Mb／s的传输速率仍是令人满意的。
5结束语
本体系以AT91SAM7X256单片机为中心进行规划，选用SL811HS／T主控器材，完结了USB主机端口的扩展，使称重设备中一起具有USB设备端和主机端口，因而，该体系规划完结数据的点对点通讯，完结称重设备数据更新、体系升级的牢靠、便利，合适工矿企业特别环境下设备数据的更新，便于对设备的办理和保护。并在称重体系中引进USB主机端口具有十分有用的特色。因而，该体系规划具有很好的运用远景。
