嵌入式操作系统中USB双向通信的设计与实现

循环队列满时，先发一个信号量通知BulkInDataSet函数应从队列中取走数据，再复位自身信号量，接着调用等待信号量的函数，直到信号量到时才接着写入,若超时，则向嵌入式操作系统发出超时通知，同时通过向控制包中写入超时状态(0x02)来向上位机(PC)发出超时信号。

(4) USB块传输函数

USB块传输函数是直接和USB硬件打交道的函数，他们直接读取IN和OUT传输通道的FIFO。voi d BulkInDataSet(void)：其功能是IN传输过程，即从IN循环队列中读取数据并向IN FIFO中写入数据，再对嵌入式操作系统信号量做相应处理。

void BulkOutDataGet(void)其功能是OUT传输过程，即从OUT FIFO中读出数据并向OUT循环队列中写入数据，再对嵌入式操作系统信号量做相应处理。

(5) 嵌入式操作系统USB 任务调用函数

void SystemInit(void)：MCU初始化(微处理器各控制寄存器和状态初始化过程)

void USBInit(void)：USB初始化(包括对循环队列分配内存等)

void USBThread(void)：USB运行体(USB工作过程对USB中断进行处理主要包括USB块传输函 数、USB中断状态分析处理等)。

void FreeUSB(void)：关闭USB和释放由malloc函数分配的循环队列所占内存

3.2上位机(PC)部分

USB函数层(USBD及HCD)由Windows98提供，负责管理USB设备驱动程序与USB控制器之间的通信、加载及卸载USB驱动程序等。具体方法是通过DriverWorks软件生成上位机(PC)机端USB驱动程序模板[3]，根据下位机的情况处理相应的读写部分，最后通过封装基本API函数ReadFile,WriteFile来实现用户态应用程序与PC机USB驱动程序的隔离，使PC的应用层对USB的使用如同对串口的使用一样方便，给用户态应 用程序提供有了3个接口函数：

unsigned char Read(void *pReadBuffer,DWORD Size)：从下位机中读取数据

参数说明：void *pBuffer：存放读取数据的缓冲，DWORD Size：需读取数据的大小(字节数)

返回值：

0x10：驱动出错(指Windows USB 驱动程序出错)

0x20：内存空间不足?

0x30：请求的数据大小为0 B

0x02：下位机发送软超时

0x08：读取成功

unsigned char Write(void *pWriteBuffer,DWORD Size)：发送数据到下位机

参数说明：void *pBuffer; 存放写入数据的缓冲，DWORD Size; 需写入数据的大小(字节数)。

返回值：

0x10：USB驱动出错(Windows USB 驱动程序出错)

0x20：内存空间不足

0x30：请求的数据大小为0 B

0x01：下位机读取数据软超时

0x04：发送成功

void RequestUSB(void *pRequestBuffer,DWORD Size=5)：读取下位机返回的操作状态。

参数说明：void *pRequestBuffer：5 B控制包缓冲

其中每次Read或Write函数的调用被分为若干次读/写发送。具体处理是： 设待读写的数据字节数为X B，当X=5B时，分割为X1=4 B和X2=1 B两次发送(由于自定义包是5 B，为了与自定义控制包区分开);当5 B16 kB时则分割以16kB为单位的数据进行发送，不足16 kB的部分再发送一次。每次读/写发送分3个阶段：发控制包，读/写数据，读控制包状态。

　　4结语

基于S1C33L11芯片在嵌入式操作系统基础上实现的USB双向通信严格遵循USB1.1协议，充分利用了S1C33L11芯片的内置功能和嵌入式操作系统的作用，具有交互作用强、嵌入式操作系统中设备无关性好的特点。