3 嵌入式USB主机的软件设计

3.1 嵌入式USB主机的软件总体框架

系统的软件平台核心为µC/OS-II，它是一个源码公开的、占先式多任务管理的实时操作系统内核，其性能完全可与许多商业产品竞争，已在相当多的系统中得到成功应用，是一个经实践证明稳定可靠的内核，且其核心代码短小精悍，简单易学。

USB 主机为USB系统提供的功能有：(1) 检测USB 外设的接入和移出；(2) 管理主机和外设之间进行的USB 标准流量控制；(3) 枚举外设； (4) 管理主机和外设之间的数据流； (5) 搜集系统状态和性能的统计信息；(6) 主机与外设之间的电气接口，包括供电。

USB协议规定了人机接口设备HID 类、MassStorage 类、音频类和打印类等一系列的设备类型, 用于支持不同的设备。根据实际需要，我们开发了USB接口的海量存储类设备和基于ESC/P打印语言的EPSON打印机嵌入式驱动程序。具体驱动程序栈如图2所示。该系统支持热插拔，可以知道识别插上是哪种设备，并调用对应的驱动。

图2：USB驱动程序栈

　
3.2 USB Mass Storage 类协议框架的实现

USB Mass Storage 类是USB 协议所定义的用来磁盘管理及大容量数据传输的。USB定义了两种海量存储传输协议，它们分别是Buck-only Transport 和Control/Bulk/Interrupt(CBI) Transport。由于目前市场上所出现的海量存储设备基本上都采用前者传输协议，即读写数据都是通过块传输来实现通讯。在命令包CBW （Command Block Wrapper）中包含了标志信息，数据长度以及UFI命令等信息。其中UFI命令含有格式化磁盘、读磁盘、写磁盘和读磁盘容量等一系列磁盘管理命令。

大部分移动存储设备都采用FAT文件系统来管理文件。整个文件系统通过Mass Storage 的UFI 命令与外设的磁盘建立联系。FAT文件系统将海量存储设备上的数据大致分成5个部分：MBR区（主引导区）、DBR区（系统引导区）、FAT区（文件分配表）、FDT区（文件目录表）和DATA区（数据区）。当有USB接口的海量存储设备插上后，系统读取MBR区和DBR区来获得每扇区字节数，每簇扇区数，FAT表个数等文件系统基本信息。获取这些基本信息后从海量存储设备读取一个文件的流程如图3示。因写文件和读文件的流程没有很大的差别，在此就不累述了。

图3读文件流程图

3.3 基于ESC/ P打印控制语言的打印机驱动设计

EPSON公司的打印机基本上都是基于ESC/ P打印控制语言的，不同系列的打印机的控制语言没有太大的差别。因此，我们开发的驱动程序具有比较强的通用性，针对EPSON的C63系列打印机开发的驱动完全适用C65系列和ME1打印机。

各种型号打印机的编程手册可以到EPSON的开发网站上下载。编程手册对各种控制命令作了详细介绍，如初始化打印机（ESC @）、选择图形方式（ ESC (C nL nH m )、设置单元大小（ESC (U nL nH m )、打印光栅图像命令（ESC . c v h m N1 Nh d1 ⋯dk）等。