基于μC／OS-II的VG2以太网和USB接口设计

1 引言

近几年来，随着计算机网络技术的快速发展，TCP/IP协议已成为应用最广泛的网络互联协议。USB(通用串行总线)以灵活、方便、通信稳定、成本低廉、即插即用等优点已经成为数据存储与交换的通用接口。

ADChips公司的32位多媒体微处理器VirgineG2(简称VG2)具有强大的数据、图像和音频处理功能，而且能够直接输出NTSC／PAL制式模拟信号。VG2只提供了一路32位的I／O接口和两路串行通讯接口，因此需要对VG2扩展TCP／IP接口和USB接口，以实现远／近程数据的交互和大容量数据存储。

本文采用Realtek公司的RTL8019AS芯片对VG2进行以太网接口扩展，通过TCP／IP协议规范及LwIP实现VG2的TCP/IP协议栈。同时采用Philips公司的ISP1161芯片实现VG2的USB主／从控制接口扩展。

2 VG2的以太网和USB硬件接口设计

2．1芯片简介

VG2内嵌16／32位(EISCSE3208)多媒体微控制器，内含2路4 KB的Cache、2D图像加速器，32通道的8／16位音频处理器以及DAC、DRAM，控制器、DMA、定时器、双串口等多种外设。还具有8个外部片选信号(PCS0#一PCS7#)和27个中断源，其中包括8个外部中断(IRQ0～IRQ7)。基于3D的2D图形加速器支持NTSC／PAL制式电视显示。

RTL8019AS是Realtek公司生产的以太网接口控制器，符合NE2000标准，遵循IEEE802．3协议。支持8位、16位的数据总线，有即插即用、跳线和免跳线三种工作方式。RTL8019AS内置16 KB RAM，用作收发缓冲以降低对主处理器的请求频率。内部还有远程DMA通道和本地DMA通道。

ISP1161是Philips公司生产的通用串行总线(USB)主机控制器(HC)和设备控制器(DC)，遵循USB 1．1，支持全速(12 Mbit／s)及低速(1．5 Mbit／s，)两种数据传输模式。两个USB控制器在使用中共用一个微处理器总线接口，但I／O地址不同，并有各自的中断请求输出引脚和独立的DMA通道。ISP1161提供两个下行端口和一个上行端口．每一个下行端口都有一个过流(OC)检测输入引脚及电源开关控制输出端，上行端口也有自身的VBUS检测输入端。另外还提供了单独的唤醒输入端和挂起输出端。HC的下行端口能与USB兼容设备及具有USB上行端口的USB集线器连接。

2．2 VG2的TCP／IP和USB接口设计

2．2．1硬件设计

对VG2扩展USB接口和以太网接口的硬件原理框图如图1所示。

以太网接口设计中。VG2的PCS6和IRQ6分别作为RTL8019AS的片选信号和中断信号。RTL8019AS其他引脚连接方式为：JP接高电平，设置RTL8019AS工作在跳线方式下；IOS3～IOS0接低电平，设置其I／O基地址Ox300，这样RTL8019AS只对地址为0x300～0x31F的信号产生响应；IRQS2～IRQS0接低电平，INT0被选中作为中断请求的输出；PL1、PL0接低电平，设置具有自动检测接口类型的功能。

当PCS6有效时，VG2为RTL8019AS映射从0x0160 0000开始的1 MB内存，SA8和SA9位为高电平，对应于RTL8019AS的地址线信号为0000 0000 0011 000X XXXX，I／O基址设置为0x300。这样通过地址的低5位就可以读取RTL8019AS内部的32个寄存器。对VG2控制映射RTL8019AS内部寄存器地址为0x0160 0000+相应的偏移地址(0x00～Ox1F)。
2．2．2 USB接口设计

VG2采用PCS7和IRQ7分别作为ISP1161的片选信号和中断信号，ISP1161采用I／O通信的方式，其I／O地址如表1所列。

ISP1161寄存器是一个指令-数据双重结构寄存器。一个完整的寄存器访问周期首先为指令阶段，然后为数据阶段。指令(也可以理解为寄存器的指针)指向ISP1161的下一个将被访问的寄存器。一个指令为8位长，在一个微处理器的16位数据总线上，指令占用低字节，高字节被填充为0。微处理器先向指令端口写入一个指令代码．然后从数据端口读／写数据字。

当PCS7有效时，VG2为ISP1161映射从0x1700 0000开始的1 MB内存。ISP1161主机控制器的数据和命令地址分别是Ox0170 0000和Ox0170 0002，设备控制器的数据和命令地址分别是0x0170 0004和0x0170 0006。
3软件设计

系统的软件部分通过在VG2中嵌入实时多任务操作系统μC／OS一Ⅱ来实现。在μC／OS一Ⅱ平台上分别对各个接口进行多任务的控制。

3．1 μC／OS-Ⅱ移植

μC／OS一Ⅱ是一个完整、可移植、固化、裁剪的占先式实时多任务内核。如果只保留其最核心的代码，则可压缩到3 KB。将μC／OS-Ⅱ移植到VG2微处理器上需改写与硬件相关的汇编语言。具体改写内容如下所示：

(1)改写OS_CPU．H中部分函数

#define OS_TASK_SW() asm("swi 7")，通过软件中断指令来实现操作系统的任务切换函数：#defi-neOS_ENTER_CRITICAL()asm("clrl3")，#define OS_EXIT_CRITICAL asm("set 13")，通过对SR状态寄存器的中断控制位设置实