USB系统研究（学位论文）USB System Study

USB系统研究 USB System Stud (同等学力申请清华大学工学硕士学位论文) 院(系、所):工程物理系 专 业:核技术及应用 申请人:王云飞 指导教师:邵贝贝教授 2001年5月

USB 系统研究 USB System Study (同等学力申请清华大学工学硕士学位论文) 院 系 所 工 程 物 理 系 专 业 核 技 术 及 应 用 申 请 人 王 云 飞 指 导 教 师 邵 贝 贝 教 授 2001 年 5 月

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得清华大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 签名: 日期: 关于论文使用授权的说明 本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有 权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的 全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 (保密论文在解密后应遵守此规定) 签名:导师签名: 日期

独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得清华大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 签 名 日 期 关于论文使用授权的说明 本人完全了解清华大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有 权保留送交论文的复印件 允许论文被查阅和借阅 学校可以公布论文的 全部或部分内容 可以采用影印 缩印或其他复制手段保存论文 (保密论文在解密后应遵守此规定) 签 名 导师签名 日 期

中文摘要 ABSTRACT 2 第一章引言 3 1.1USB技术 1.2项目来源及概述 第二章USB协议…5 2.1USB技术背景 2.2USB总线优势 2.2.USB的速度 6 2.2.2USB的总线拓扑体系 2.2.3USB的即插即用 9 2.2.4USB的低功耗 2.2.5USB的标准接口和外设 2.2.6结论 14 2.3USB软件通讯协议 2.3.1USB数据流 2.3.2USB数据单 16 2.3.2.1域 2.3.2.2 17 2.3.3USB总线传输 19 23.3.1控制传输( Control Transfer) 2332同步传输( sychronous transfer) 23.3.3批传输( Bulk transfer) 2334中断传输( Interrupt Transfer) 23.3.5结论 2.3.4数据触发同步与重试 26

中文摘要......................................................................................................1 ABSTRACT.................................................................................................2 第一章 引言 ...............................................................................................3 1.1 USB 技术 .......................................................................................3 1.2 项目来源及概述.............................................................................3 第二章 USB 协议 ....................................................................................5 2.1 USB 技术背景 ................................................................................5 2.2 USB 总线优势 ................................................................................6 2.2.1 USB 的速度.................................................................................6 2.2.2 USB 的总线拓扑体系..................................................................7 2.2.3 USB 的即插即用 .........................................................................9 2.2.4 USB 的低功耗 ........................................................................... 11 2.2.5 USB 的标准接口和外设 ............................................................12 2.2.6 结论.......................................................................................14 2.3 USB 软件通讯协议 ......................................................................14 2.3.1 USB 数据流...............................................................................14 2.3.2 USB 数据单元 ...........................................................................16 2.3.2.1 域 .......................................................................................16 2.3.2.2 包 .......................................................................................17 2.3.3 USB 总线传输 ...........................................................................19 2.3.3.1 控制传输(Control Transfer) ................................................ 20 2.3.3.2 同步传输(Isochronous Transfer) ......................................... 22 2.3.3.3 批传输(Bulk Transfer)........................................................ 23 2.3.3.4 中断传输(Interrupt Transfer) .............................................. 24 2.3.3.5 结论 ...................................................................................25 2.3.4 数据触发同步与重试 ............................................................26

2.3.5低速操作 28 2.3.6错误检殓与恢复: 24结论 第三章USB项目开发技术 3.1USB设备端硬件开发 32USB设备端软件开发 3.2.1USB设备通用模块的软件开发 32 3.2.2USB设备协议模块的软件开发 3.2.3设备的挂起与唤醒. 36 3.2.4USB设备端软件整体流程 36 3.3USB主机端软件开发 3.3.1 Windows98下的驱动程序结构 3.3.2 Windows98下的USB设备驱动程序体系 3.3.3 Windows98DDK使用 3.3.3.1 Windows98DDK系统需求 3.3.32 Windows98DDK的安装 3、3.3.3建立和使用 Windows98驱动程序构造环境 3.3.4 Windows98下的USB设备应用程序开发 44 34结论 第四章USB项目简介 4.1USB手写识别输入系统 47 4.1.1背景 47 4.1.2原理 4.1.2.1设备端硬件设计 4.1.22设备端软件设计 4.1.2.3主机端软件设计 4.1.3结论 54 42USB通用设备开发平台 4.2.l背景

2.3.5 低速操作 ...............................................................................28 2.3.6 错误检验与恢复:...................................................................29 2.4 结论 .............................................................................................30 第三章 USB 项目开发技术 ...................................................................31 3.1 USB 设备端硬件开发...................................................................31 3.2 USB 设备端软件开发...................................................................32 3.2.1 USB 设备通用模块的软件开发.................................................32 3.2.2 USB 设备协议模块的软件开发.................................................33 3.2.3 设备的挂起与唤醒 ................................................................36 3.2.4 USB 设备端软件整体流程 ........................................................36 3.3 USB 主机端软件开发...................................................................37 3.3.1 Windows 98 下的驱动程序结构 ................................................38 3.3.2 Windows 98 下的 USB 设备驱动程序体系 ................................40 3.3.3 Windows 98 DDK 使用 ..............................................................42 3.3.3.1 Windows 98 DDK 系统需求 ...............................................42 3.3.3.2 Windows 98 DDK 的安装...................................................43 3.3.3.3 建立和使用 Windows 98 驱动程序构造环境 ....................44 3.3.4 Windows 98 下的 USB 设备应用程序开发 ................................44 3.4 结论 .............................................................................................44 第四章 USB 项目简介 ..........................................................................46 4.1 USB 手写识别输入系统 ...............................................................47 4.1.1 背景.......................................................................................47 4.1.2 原理.......................................................................................47 4.1.2.1 设备端硬件设计 ................................................................48 4.1.2.2 设备端软件设计 ................................................................50 4.1.2.3 主机端软件设计 ................................................................51 4.1.3 结论.......................................................................................54 4.2 USB 通用设备开发平台 ...............................................................55 4.2.1 背景.......................................................................................55

4.2.2全速USB设备设计原理 56 42.2.1设备端硬件设计 42.22设备端软件设计 4.2.23主机端软件设计 4.2.3 USB HUB(集线器)设计原理 61 4.2.4结论 4.3USB安全钥 4.3.1背景 4.3.2原理 4.3.2.1设备端硬件设计 67 4.3.2.2设备端软件设计 4.3.2.3主机端软件设计 4.3.3结论 44USB在线编程设备 4.4.l背景 4.4.2原理 4.4.2.1设备端软件设计 4422主机端软件设计 4.4.3结论 78 4.5结论 第五章其他工作 51 MOTOROLA微控制器的使用 5.1.1在线编程技术和MC68HC9O8GP32IDK 80 5.1.1.1MC68HC908系列微控制器的在线编程技术 5.1.1.2MC68HC908GP32IDK在线编程开发系统 5.1.1.3结论 88 参考文献 致谢

4.2.2 全速 USB 设备设计原理........................................................56 4.2.2.1 设备端硬件设计 ................................................................57 4.2.2.2 设备端软件设计 ................................................................59 4.2.2.3 主机端软件设计 ................................................................60 4.2.3 USB HUB 集线器 设计原理.................................................61 4.2.4 结论.......................................................................................65 4.3 USB 安全钥..................................................................................65 4.3.1 背景.......................................................................................65 4.3.2 原理.......................................................................................67 4.3.2.1 设备端硬件设计 ................................................................67 4.3.2.2 设备端软件设计 ................................................................68 4.3.2.3 主机端软件设计 ................................................................70 4.3.3 结论.......................................................................................72 4.4 USB 在线编程设备 ......................................................................72 4.4.1 背景.......................................................................................73 4.4.2 原理.......................................................................................73 4.4.2.1 设备端软件设计 ................................................................76 4.4.2.2 主机端软件设计 ................................................................77 4.4.3 结论.......................................................................................78 4.5 结论 .............................................................................................78 第五章 其他工作 ......................................................................................80 5.1 MOTOROLA 微控制器的使用 .........................................................80 5.1.1 在线编程技术和 MC68HC908GP32IDK ................................80 5.1.1.1 MC68HC908 系列微控制器的在线编程技术 .....................81 5.1.1.2 MC68HC908GP32IDK 在线编程开发系统.........................86 5.1.1.3 结论 ...................................................................................88 参考文献....................................................................................................89 致谢 ...........................................................................................................90