ZYNQ Linux下USB设备应用指南
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首页 2024-12-13 10:05:53



Linux下的Zynq USB开发详解 在现代嵌入式系统开发中,Zynq平台凭借其强大的处理能力和灵活性,成为众多开发者的首选

    特别是在Linux操作系统下,Zynq平台的USB开发更是展现出了其独特的优势

    本文将详细介绍在Linux环境下,基于Zynq平台的USB开发过程,从U-Boot下的USB控制器启动,到设备树配置,再到Linux下的USB驱动和设备识别,全面解析Zynq USB开发的方方面面

     一、Zynq平台与USB简介 Zynq是由Xilinx公司推出的一款可编程SoC(System on Chip),集成了ARM处理器和FPGA(Field-Programmable Gate Array)

    这种架构使得Zynq平台在高性能计算和通信方面表现出色,同时FPGA的灵活性也为开发者提供了无限的想象空间

     USB(Universal Serial Bus)作为一种广泛使用的接口标准,在嵌入式系统中同样扮演着重要角色

    USB接口不仅支持高速数据传输,还具备热插拔、即插即用等特性,极大地方便了设备的连接和管理

     二、U-Boot下的USB控制器启动 在Zynq平台的Linux加载过程中,U-Boot作为引导加载程序,起着至关重要的作用

    在U-Boot环境下,开发者需要对USB控制器进行初始化和配置,以确保其能够正常工作

     1.USB控制器启动 在U-Boot中,开发者可以通过`usb start`命令来启动USB控制器

    该命令会扫描并初始化USB控制器,使其处于可用状态

    如果需要对USB控制器进行重置,可以使用`usbreset`命令

     2.USB设备信息读取 一旦USB控制器启动成功,开发者可以使用`usb info`命令来查看当前可用的USB设备信息

    这包括设备的地址、速度、制造商ID、产品ID等关键信息

    这些信息对于后续的驱动加载和设备识别至关重要

     3.设备树配置 在Zynq平台的Linux系统中,设备树(Device Tree)扮演着描述硬件信息的角色

    开发者需要在设备树中添加USB控制器的相关配置,以确保Linux内核能够正确识别和配置USB设备

    这包括设置USB控制器的地址、中断号、电源管理等关键参数

     三、Linux下的USB驱动和设备识别 在Linux操作系统下,USB驱动程序遵循标准的设备驱动模型,即总线、设备、驱动

    所有的USB驱动程序都必须创建`struct usb_driver`结构体,向USB核心代码描述USB驱动程序

    然而,这只是外壳,具体的USB设备是什么,如何实现,还需要编写相应的文件操作接口

     1.USB驱动框架 USB驱动框架由多个关键组件组成,包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符

    这些描述符共同描述了USB设备的特性和行为

    开发者需要根据设备的实际情况,编写相应的描述符和驱动程序

     -设备描述符:用于说明设备的总体信息,包括设备类、子类、协议、最大包长度等

     -配置描述符:用于说明USB设备中各个配置的特性,如配置所包含的接口个数等

     -接口描述符:描述了USB设备的接口信息,包括接口类、子类、协议、端点数量等

     -端点描述符:描述了USB设备实际传输数据的对象,包括端点地址、传输类型、最大包长度等

     2.设备识别与驱动加载 当USB设备接入Linux系统时,系统会根据设备描述符和配置描述符来识别设备

    一旦设备被识别,Linux内核会尝试加载相应的驱动程序

    开发者需要确保驱动程序与设备描述符和配置描述符匹配,以确保设备能够正常工作

     在Zynq平台上,开发者可以使用`lsusb`命令来查看当前连接的USB设备

    如果设备被正确识别并加载了驱动程序,`lsusb`命令会显示设备的详细信息,包括制造商ID、产品ID、设备类、接口类等

     3.USB数据传输 USB数据传输是通过端点进行的

    在Zynq平台上,开发者可以使用Linux提供的API函数来进行USB数据传输

    这些API函数包括`usb_bulk_msg`、`usb_interrupt_msg`、`usb_control_msg`等,分别用于批量传输、中断传输和控制传输

     -批量传输:适用于大容量数据传输,如U盘、移动硬盘等

     -中断传输:适用于需要实时响应的设备,如键盘、鼠标等

     -控制传输:用于