嵌入式USB主机扩展应用

　　1综述

　　移动数据交换和存储，是近年来IT行业的热点。如今，各式各样的移动存储有如雨后春笋般出现。从最早的存储量为几K、能存储用户个人信息的USB小钥匙，到容量可与PC硬盘媲美的USB活动硬盘，再到以Flash作为存储介质的真正能够“移动”起来的USB闪盘和优盘，直到今天大量的PC外设和多媒体家电中大量使用的数据存储器……可见，数据交换的可移动性和便捷性是整个数字化时代大厦的根基。移动数据交换刺激了IT业的发展，便利了人们的生活。

　　与此同时，我们还应注意到这样一个问题：移动数据交换业，是伴随着通用串行总线（UniversalSerialBus，简称为USB）的成熟而兴起的。USB既是数据交换的媒介，又是其核心。可以这样说，没有USB，就不会有移动数据业务如此迅猛地发展。


　　2为什么要开发嵌入式的USB主机？

　　从USB问世，到协议规范2.0版本，USB在不断自我完善，并走向成熟。从普通计算机用户，计算机工程师，到硬件芯片生产厂商，都已经完全认可了USB。厂商对于USB的硬件和软件支持的也越来越完备，现在开发一 个USB外设产品，所需要投入的成本和时间大大降低了，几年前是没有办法做到这一点的。但是，随着USB应用领域的逐渐扩大，人们对于USB的期望也越来越高，希望USB能应用在各种计算机领域中，尤其是在移动数据领域中，希望能通过PDA等移动设备直接和USB外设通信，使得USB能应用在没有PC的领域中。

　　非PC应用领域？

　　这正是USB一个致命的弱点。USB的拓扑结构中居于核心地位的是Host（也称为主机），任何一次USB的数据传输都必须由主机来发起和控制，所有的USB外设都只能和主机建立连接，任何两个外设之间或是两个主机之间无法直接通信。而目前，大量的扮演主机角色的是个人电脑PC。因此，我们目前所买到和使用的USB移动设备，都是USB的外设（device），比如USB的移动硬盘、比如USB接口的数码相机等等。所有这些设备都只能在PC上使用，只能通过PC来进行相互的文件和数据交换。没有了PC，这些设备就“失灵”了（指数据交换的功能）。

　　因此，“如何将USB应用到嵌入式领域？如何实现USB点对点的通信？”等问题，开始进入了USB开发者的讨论议程。正是在这种新的需求之下，USB主机的嵌入式应用成了USB领域新的兴奋点。

　　正是在这种背景下，业界和用户的需求呼唤USB主机实现嵌入式化，也就是开发和设计嵌入式的USB主机。


　　3嵌入式USB主机在数据存储和交换中的应用
　　
　　我们来看一幅图，如图1所示，这里有3个我们日常生活中可能碰到的场景：

　　●朋友的移动硬盘上有一些好听得MP3歌曲，我想直接通过我的MP3播放器拷贝过来；

　　●想换掉手机，买个PDA，手机里的电话本想直接复制到PDA中；

　　●出门在外，用数码相机照了很多漂亮的风景，想在身边的打印机上直接打印出来；
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图 1

　　这样的场景我们可能早已梦想着能够实现。图中的每一个设备都是一个USB的外设，现在的技术条件下，我们只能通过PC作为数码文件的“交换器”。比如第3中场景，我们首先是把数码相机连接到PC上，并且安装相应的驱动程序和用户界面，把数码相机存储盘上的内容复制到PC硬盘上。然后，把USB打印机连接到PC。最后，再把照片打印出来。整个过程，很是复杂，更是不方便。

　　因此，有了嵌入式的USB主机，那么图1所示的场景将不再是梦想！这里，需要做的就是在MP3播放器、数码相机里嵌入USB主机模块，使其由传统的USB外设成为USB主机，这样，这些嵌入式的主机就可以直接和移动硬盘、打印机等USB的外设连接，实现特定的功能。那么，而当我们需要再次把数码相机等连接到PC上时，就需要让其恢复USB外设的功能。

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　　可以预见，嵌入式USB主机最大的市场和增长点在于移动家电，比如PDA与USB记忆棒传递数据、MP3之间传递歌曲、数码相机连接打印机。因此，具有很强的应用背景和市场前景。
　
　　4以嵌入式USB主机作为核心的USBOn-The-Go

　　USBOn-The-Go，顾名思义，是USB应用在便携式移动设备领域中，因此，我们姑且将其翻译为“便携式USB”（或者“移动USB”），简记成USBOTG。符合USBOTG的设备完全抛开了PC，既可以作为Host，也可以作为外设，而与另一个OTG设备直接实现点对点（PeartoPear）通信。因此，这类OTG设备也被称为是双角色设备（Dual-RoleDevice，简称为DRD），并能够根据接入设备的特性和数据传输过程中的情况，自动切换为Host或是外设。

　　可见，USBOTG正是符合了图1所示的场景需求 。

　　我们注意到，USB OTG虽然是具备了更强大的功能，但是其核心仍