FPGA的嵌入式系統USB接口設計

3．2 USB驅動程序
USB系統軟件由主機中的軟件和設備同件構成。USB主機中的軟件主要包括USB設備驅動(USBDD)、USB總線驅動(USBD)和USB主控制器驅動(HCD)。
USB設備驅動程序(或客戶驅動程序)處于最頂層，它支持特定設備類的驅動，負責與其對應的USB設備進行通信和讀寫控制，實現各個USB設備特殊的功能應用。連接USB設備的每種類型的功能單元都必須具有客戶驅動程序。客戶驅動程序把USB設備看作是一個可被訪問的端點的集合。USB設備可以被控制并與其功能單元通信。USB設備驅動程序通過I／O請求包(IRP)向USB總線驅動程序發送請求。這些請求包將一個給定的傳輸初始化。這種傳輸可以來自于一個USB目標設備或發送到USB設備。

USB總線驅動(USBD)是在主機控制器驅動和USB設備驅動之間的模塊，它對應USB協議的USBD，在Windows系統中由USBD．SYS模塊提供。它是在某一操作系統上對USB總線和協議提供支持的軟件，獨立于USB設備和USB設備驅動，并對它們進行控制和提供統一編程接口。
USB主控制器驅動程序(HCD)處于最底層，它負責對主機控制器進行抽象和對USB提供低級支持。
3．3 PC端的軟件設計
PC端的軟件設計采用面向對象程序設計，分為核心類(包括Provider，Data，Net)和應用類(包括UI，Call，Record)。其中核心類提供對硬件、操作系統和網絡環境的支持，應用類在核心類的基礎上提供對用戶操作的支持。Provider類定義對USB設備的讀寫操作，提供讀取數據方法(readusb())和寫數據方法(writeusb())；Data類包括地址數據(Address)、音頻數據(Audio)和控制數據(Command)的定義，并提供數據的分解方法(Decompose())和組合方法(Compose())；Net類提供對網絡的支持，包括網絡協議的選擇和數據的接收與發送。UI類提供對用戶界面的支持，包括窗口、對話框等，實現基本用戶框架與應用入口；Call類提供通話功能；Record類則提供電話錄音功能；根據不同應用要求，可擴展其他應用類。具體結構如圖5所示。

4 結束語
USB靈活的接口和可編程特性可簡化外部硬件的設計，提高系統可靠性。而USB2．O控制器CY7C68013A也廣泛應用于許多數據傳輸領域。FPGA已成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件。這里所介紹的USB設備就是一個基于FPGA的嵌入式系統，該系統軟硬件都具有模塊化的特性，易于改造成其他應用場合的語音控制系統(DAA除外)。該設計的應用可節省大量的人力、物力。具有較大的推廣意義和使用價值。