摘要：TMS320VC5509A是TI推出的新一代高性能、低功耗數字信號處理芯片，并擴充了當今流行的USB設備接口模塊。本文介紹了嵌入式系統USB接口的特點和主要軟件模塊，分析了TMS320VC5509A USB接口模塊的結構，給出了USB設備固件的設計和實現方案。該方案層次清晰，可移植性強，具有廣泛的適用性。
關鍵詞：USB；TMS320VC5509A；片上支持庫CSL；固件協議棧
引言
DSP的優(yōu)勢是其出色的數據運算能力，但它的通信接口功能一般都較弱。隨著嵌入式系統在各個領域的廣泛應用，越來越多的應用不僅要求嵌入式處理器有足夠的數據處理能力，還希望有簡單、可靠的數據通信功能。USB是目前非常流行的通信接口，具有低功耗、即插即用、廣泛的軟硬件支持、價格低廉等優(yōu)點。TI最新推出的新一代TMS320VC5509A DSP，整合了嵌入式系統的許多功能，具有高性能（400MIPS@200MHz）、低功耗的特點，并在外設中集成了USB設備接口，具有廣泛的適用性[4]。
1、嵌入式系統中的USB接口
USB作為計算機領域的新型接口技術，至今在嵌入式系統中的應用還處于起步階段，遠不如RS232等傳統接口應用普及。這主要是因為USB的許多優(yōu)點都是從使用者角度而言的，從開發(fā)者的角度來看，USB接口的協議復雜性增加了，為USB固件及PC驅動設計增加了難度。VC5509A 是一種帶有USB設備控制器的數字信號處理器，使用VC5509A DSP，可以不用外擴USB控制器芯片，即可實現帶USB通信功能的智能外設。
一般來說，一個完整的USB接口軟件主要由四個部分組成：USB主機端設備驅動程序、USB主機端應用程序、USB設備端通信固件程序和USB設備端應用程序。
其中，應用程序根據各種不同的系統需求而不同。USB接口軟件的主要難點在于USB設備端通信固件程序和主機端的設備驅動程序，這里主要介紹設備端固件的設計與實現。
2、VC5509A USB模塊硬件結構分析
VC5509A的USB模塊有16個端點（endpoint）。其中有兩個控制端點，輸入端點0和輸出端點0；14個通用端點，輸入端點1～7和輸出端點1～7[3]。
USB接口的數據傳輸的方向可以分為Out傳輸（由主機到USB設備）和In傳輸（由USB設備到主機）[1]。In傳輸時，CPU或者USB DMA控制器將數據放在Buffer RAM中，進而數據通過UBM（USB Buffer Manager）到達SIE（串行接口引擎），由SIE負責將片內的并行數據轉換成串行數據后通過USB接口輸出。Out傳輸與之方向相反，原理和傳輸路徑相同。圖1所示為主機與DSP存儲器之間通過USB接口進行數據傳輸的示意圖。
3、USB的固件設計與實現
使用VC5509A DSP芯片的USB接口，DSP系統對外部而言可以看作一個USB設備。USB設備作為一個完整的硬件設備，是由硬件和固件兩部分組成的。固件包括有關系統的配置、模塊初始化以及USB協議棧三部分。其中，系統配置是在芯片上電就完成的，與具體系統實現的功能密切相關。因此對于VC5509A來說，固件設計需要實現的主要功能可分為兩部分：
1) USB設備的初始化與配置：告知主機設備的能力和特性，并為設備分配地址。
2） USB1.1的標準的協議的應答（即實現固件協議棧），并以批量（BULK）方式通過InEndpoint2與OutEndpoint2完成DSP與PC機的數據交換。
3.1 初始化配置
VC5509A的USB固件設計中，初始化配置是很重要的一環(huán)。對于55xx系列的DSP芯片，TI在其開發(fā)環(huán)境CCS中帶有芯片支持庫CSL（chip support library），CSL以函數或者宏的形式提供一系列DSP硬件操作接口。使用CSL可以使USB模塊驅動的編寫變得方便快捷[2]。編寫通信接口固件可以通過CSL對USB模塊進行配置，具體步驟：
初始化應用函數接口向量指針，USB_setAPIVectorAddress（）函數使得使用者可以通過函數調用表來訪問芯片支持庫CSL的USB應用函數API。
初始化USB時鐘產生器以產生USB模塊所需要的48MHz時鐘。USB模塊需要48MHz時鐘驅動，CLKIN的時鐘可以不等于48MHz，但必須通過USB時鐘產生器產生48MHz時鐘�？梢酝ㄟ^USB_initPLL（）函數來完成。該函數有三個參數，第一個是輸入頻率，第二個是輸出頻率，第三個是輸入時鐘分頻數。
初始化函數USB_init（）初始化USB模塊。該函數有三個參數，第一個是USB設備號，第二個指向一個以NULL結束的初始化端點目標的句柄組成的數組，第三個是幀預起始定時器的計數值。
當USB模塊初始化完成后，通過USB_devConnect函數，使USB模塊與總線聯接，發(fā)送和接收USB源數據。USB模塊與主機的相連接，需要在DSP上運行相應的代碼，以支持USB協議。如果沒有USB協議處理代碼，DSP將不能處理接受到的數據，導致DSP被主機掛起。USB協議處理代碼將在3.2傳輸方式和3.3的固件程序框架中介紹。
USB模塊配置與初始化代碼如下：
CSL_init（）； /*初始化片上支持庫*/
USB_setAPIVectorAddress（）； /*初始化應用函數接口向量指針*/
