基于S3C2440的Linux USB HOST驱动开发与实现

S3C2440 是三星公司推出的一款基于 ARM920T 内核的嵌入式处理器，广泛应用于各种嵌入式系统中。它集成了多种外设接口，其中 USB HOST 接口是其重要的组成部分之一。在 Linux 操作系统下，为 S3C2440 开发和配置 USB HOST 驱动是嵌入式开发中的关键任务之一，尤其对于需要连接 USB 设备（如 U 盘、鼠标、键盘、摄像头等）的应用场景具有重要意义。 ### S3C2440 简介 S3C2440 是一款面向工业控制、智能终端、手持设备等嵌入式系统的高性能处理器。它基于 ARM920T 架构，主频可达 400MHz，具备 MMU（内存管理单元），支持运行完整的 Linux 操作系统。该芯片集成了 LCD 控制器、NAND Flash 控制器、DMA 控制器、USB HOST 控制器等多种外设模块。其中 USB HOST 控制器支持 USB 1.1 协议，能够实现主机功能，连接 USB 设备并进行数据传输。 ### Linux 下的 USB 子系统 Linux 操作系统对 USB 设备的支持非常完善，其 USB 子系统主要包括以下几个层次： 1. **USB 主机控制器驱动（Host Controller Driver）**：负责与硬件交互，实现 USB 数据的收发。S3C2440 使用的是 OHCI（Open Host Controller Interface）或 EHCI（Enhanced Host Controller Interface）协议，Linux 内核中提供了相应的驱动程序，如 `ohci-s3c2410.c`。 2. **USB 核心层（USB Core）**：负责管理 USB 总线、设备、接口和端点，提供统一的编程接口给上层驱动。 3. **USB 设备驱动（Device Driver）**：针对具体设备类型（如 HID、U 盘、网络设备等）进行开发，调用 USB Core 提供的 API 实现设备功能。 在 S3C2440 平台上，实现 USB HOST 功能需要完成主机控制器驱动的配置和设备驱动的加载。 ### S3C2440 USB HOST 驱动的实现 S3C2440 的 USB HOST 控制器通常使用 OHCI 标准，因此 Linux 内核中需要启用 OHCI 的驱动模块。以下是实现 USB HOST 驱动的主要步骤： #### 1. 内核配置 在 Linux 内核源码中，需要通过 `make menuconfig` 或 `make xconfig` 工具开启以下配置项： - **USB support**：启用 USB 子系统 - **Support for Host-side USB** - **OHCI HCD (Host Controller Driver) support** - **Samsung S3C2410 USB Host support**（适用于 S3C2440） 由于 S3C2440 的 USB 控制器与 S3C2410 类似，因此通常使用 `ohci-s3c2410.c` 驱动文件来实现主机控制器驱动。该文件位于 Linux 内核源码目录 `drivers/usb/host/` 中。 #### 2. 修改设备树或平台数据 在嵌入式 Linux 系统中，设备驱动通常依赖设备树（Device Tree）或平台数据（Platform Data）进行资源配置。对于 S3C2440，需要在设备树中定义 USB HOST 控制器的寄存器地址、中断号、时钟配置等信息，或者在板级初始化代码中注册平台数据。 例如，在设备树中添加如下节点： ```dts usb_host: usb@49000000 { compatible = "samsung,s3c2440-ohci"; reg = <0x49000000 0x100>; interrupts = <53>; clocks = <&clocks PCLK_USB_HOST>; clock-names = "otg"; status = "okay"; }; ``` #### 3. 编译和加载驱动 完成配置后，重新编译内核和模块。将新生成的内核镜像和模块文件烧录到目标板上，启动后加载 USB HOST 驱动模块： ```bash modprobe ohci_hcd ``` 此时，插入 USB 设备时，系统会自动识别并加载相应的设备驱动。 #### 4. 测试 USB 设备 插入 U 盘等 USB 存储设备后，可以使用以下命令查看设备是否被识别： ```bash dmesg | grep usb ``` 系统应输出类似如下信息： ``` usb 1-1: new high-speed USB device number 2 using ohci_hcd scsi0 : usb-storage 1-1:1.0 ``` 随后，系统会自动生成 `/dev/sda` 设备节点，可进行挂载操作： ```bash mount /dev/sda1 /mnt ``` ### 驱动调试与问题排查 在实际开发过程中，可能会遇到 USB 设备无法识别、驱动加载失败、数据传输异常等问题。常见问题及解决方法包括： - **驱动未启用**：检查内核配置是否启用 USB 和 OHCI 支持； - **中断未正确配置**：检查设备树或平台数据中的中断号是否正确； - **时钟配置错误**：USB 控制器依赖特定的时钟源，需确保时钟配置正确； - **硬件连接问题**：检查 USB 线路、电源、复位信号是否正常； - **驱动兼容性问题**：某些 USB 设备可能需要特定的设备驱动支持，需加载相应模块。 ### 子文件说明 压缩包中提供的子文件 `s3c2440_usb_host_rw` 很可能是一个可读写的驱动模块或测试程序，用于验证 USB HOST 功能。开发者可以将其拷贝到目标系统中，加载并测试 USB 设备的读写性能。 ### 结语 S3C2440 在 Linux 下实现 USB HOST 驱动是嵌入式开发中的常见任务，涉及内核配置、设备树设置、驱动加载和设备测试等多个环节。掌握这一技能对于构建功能完善的嵌入式系统至关重要。随着 Linux 对 USB 子系统不断完善，开发者可以借助现有框架和工具快速实现 USB 功能的集成与调试。