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基于MC68HC912D60A的嵌入式USBHost

基于MC68HC912D60A的

嵌入式USBHost

——及其在城市轻轨铁路刹车系统中的应用

1综述

从问世，到协议规范2.0版本，USB（通用串行总线，简写为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，尤其是在移动通讯

领域中，希望能通过PDA等移动设备来直接和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Host来发起和控制，所有

的USB外设都只能和Host建立连接，任何两个外设之间或是两个Host之间无

法直接通信。而目前，大量的扮演Host角色的是个人电脑PC。因此，“如何将

USB应用到嵌入式领域？如何实现USB点对点的通讯？”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，USBHost的嵌入式应用成

了USB领域新的兴奋点。

本项目也就是在嵌入式USBHost技术即将起步发展的背景之下产生的。

传统意义的USB开发，仅仅是对USB外设的开发，USB底层驱动程序和

USB主控制器驱动程序都由Windows等操作系统提供，有关这些驱动程序的细

节过程都蒙着一层神秘的面纱。所以，要设计USBHost，就须设计这两部分驱

动程序，Windows源码不公开，这些细节资料就无从得到。

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基于MC68HC912D60A的嵌入式USBHost

2项目的工程背景

在与铁道部合作的“城市轻轨铁路辅助刹车系统”项目即将进入收尾阶段。

其中作为列车运行记录的“黑匣子”是较为独立的一个子系统，主要是采集2

路CAN总线上的信息，并进行存储。但是，这样一个系统的弊病是很明显，因

为造价太高！每个系统就要配备一台PC，而用途仅仅是USB和PCI总线的数据

传输，着实“大材小用”，而且运行和维护起来很不方便。试想，每辆轻轨列车

上配置一台PC，让司机去维护、使用，简直是很大的安全隐患。因此，项目的

进一步改进就是要去掉PC，但是，没有了PC，如何来实现USB设备的功能？

设计自己的嵌入式USBHost？这是一个新奇而大胆的想法！

所以，整个项目的重点由最初的“黑匣子”系统搭建（CAN数据采集＋USB

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存储），转移到了，USBHost的设计。因此，方案定为：MC68HC912D60A作

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为系统核心控制器，来采集CAN总线的数据，增加USB主控制器芯片，和

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MC68HC912D60A接口连接，实现USBHost功能。

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3系统结构

整个系统的核心由Motorola公司的增强型准16位单片机MC68HC912D60A

和Cypress公司的USBHost/Slave接口芯片SL811HS组成。系统功能如图