【正文】 電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、 USB 接口電路等模塊。 單片機(jī)U SB 模塊PC電源模塊 SD 卡模塊 第 3 頁 共 22 頁 本設(shè) 計(jì)用到的電源為 ，屬于小功率穩(wěn)壓電源，采用三端穩(wěn)壓芯片AMS1117。 （ 2）按鍵復(fù)位：在復(fù)位電容 C16 上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān) SWPB 按下時(shí)電容 C16 被放電 、 RST 也被拉到低電平，而且由于電容的充電會保持一段時(shí)間的低電平來使單片機(jī)復(fù)位。 MSP430F5529 單片機(jī)存在可用高頻晶振 XT2，因此本次設(shè)計(jì)的 PLL 參考時(shí)鐘頻率為 XT2CLK（ 4MHZ）。注意控制端點(diǎn)必須在 USB 設(shè)備連接到 USB主機(jī)之前進(jìn)行初始化。 圖 38 SD卡實(shí)物及引腳描述 第 8 頁 共 22 頁 圖 39 SD卡接口電路 JTAG 仿真接口 JTAG 是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線 —— TMS、TCK、 TDI、 TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。 USB 通信協(xié)議 包（ Packet）是 USB 系統(tǒng)中信息傳輸?shù)幕締卧?，所有?shù)據(jù)都是經(jīng)過打包后在總線上傳輸?shù)摹? USB 枚舉過程 圖 42 USB枚舉流程圖 設(shè)備連接到總線后，設(shè)備從總線獲得 5V 電源，程序首先初始化端口，待主機(jī)檢測到設(shè)備連接。 ： 主機(jī)向設(shè)備發(fā)送第二個(gè) Setup 包，這是一個(gè)含有指定地址的數(shù)據(jù)包，其內(nèi)容一般為： 00 05 02 00 00 00 00 00 ，其中的 02 就表示主機(jī)為設(shè)備分配的地址為0x02，在以后的通信里 設(shè)備就只對 0x02 地址的信息作出應(yīng)答。 ： 成功得到 18 字節(jié)的設(shè)備描述符后，主機(jī)向設(shè)備發(fā)送第四個(gè) Setup 包，要求得到設(shè)備的配置描述符。 主機(jī)向設(shè)備發(fā)送第六個(gè) Setup 包，其數(shù)據(jù)為： 00 09 01 00 00 00 00 00。主設(shè)備每次開始傳送任務(wù)時(shí)，都先將片選端置低電平，以激活 SD 卡進(jìn)入工作狀態(tài)。然后發(fā)送 CMD1 命令，發(fā)送成 功， SD 卡就會返回 0x00 的八位二進(jìn)制數(shù)，通知主控制器 SD 卡初始化完成。 在需要讀取 SD 卡中數(shù)據(jù)的時(shí)候，讀 SD 卡的命令字為 CMD17，接收正確 第 15 頁 共 22 頁 的第一個(gè)響應(yīng)命令字節(jié)為 0xFE，隨后是 512 個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)塊，最后為 2 個(gè)字節(jié)的 CRC 驗(yàn)證碼。整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)了 U盤與電腦之間的通訊。 最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯意！ 同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。 （ 5）學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。 （ 3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈送和交換學(xué)位論文。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學(xué)習(xí)，教會了我如何做人。 通過這次實(shí)踐，我了解了通過單片機(jī)設(shè)計(jì) U 盤的用途及工作原理，熟悉了單片機(jī)讀寫 SD 卡以及 USB 通信的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。 整個(gè)系統(tǒng)分為三大模塊，分別是單片機(jī)模塊， USB 模塊 ， SD 卡模塊。單塊寫入時(shí)，命令為 CMD24，當(dāng)應(yīng)答為 0 時(shí)說明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為 512 字節(jié)。 圖 43 SD卡的指令格式 第 14 頁 共 22 頁 SD 卡的初始化 SD 卡上電后的默認(rèn)模式是 SD 模式，必須通過初始化命令進(jìn)入串行外設(shè)協(xié)議模式。 SD 方式時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速度與 SPI 方式要快，但 SPI 方式所使用的信號線較少，節(jié)省電路空間，同時(shí)也和 SD 卡傳輸模式兼容，由于串行外設(shè)協(xié)議模式的傳輸速度可以滿足設(shè)計(jì)的要求， MSP430F5529單片機(jī)內(nèi)部自帶 SPI 控制器，不僅光給開發(fā)上帶來方便，同時(shí)也見降低了開發(fā)成本，因此，本次設(shè)計(jì)采用串行外設(shè)協(xié)議的連接方式 [2]。到這一步，主機(jī)現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn)新硬件并為新設(shè)備安裝好驅(qū)動程序。因?yàn)槊看沃荒馨l(fā)送 16 字節(jié)，因此程序中要分兩次完成此要求。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由于 USB 設(shè)備端點(diǎn) 0 的緩沖區(qū)只有 16 個(gè)字節(jié)，所以單片機(jī)就先發(fā)送 16 個(gè)字節(jié)的設(shè)備描述符。然后主機(jī)以控制傳輸?shù)姆绞?，通過端點(diǎn) 0 對設(shè)備發(fā)送各種請求，設(shè)備收到主機(jī)發(fā)來的請求后同步字段（ SYNC） PID 字段 數(shù)據(jù)字段 CRC 字段 包結(jié)尾字段（ EOP） PID0 PID1 PID2 PID3 PID0 PID1 PID2 PID3 第 11 頁 共 22 頁 回復(fù)相應(yīng)的信息，進(jìn)行枚舉操作。 各單元設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)功能 設(shè)計(jì)思路： 本次項(xiàng)目主要分為兩大模塊： USB 通信； SD 卡通信。 DO、CS、 SCLK 和 DI 引腳分別接到單片機(jī)的 、 、 、 ?？刂苽鬏斒褂幂斎攵它c(diǎn) 0 和輸出端點(diǎn) 0。 圖 35 USB接口模塊 MSP430F5529 單片機(jī)的 USB 模塊具有以下特性： ◆完全符合 規(guī)范； — 集成 12Mbps 全速 USB 收發(fā)器 — 多達(dá) 8 個(gè)輸入和 8 個(gè)輸出端點(diǎn) — 支持控制、中斷和批量傳輸模式 ◆擁有獨(dú)立于 PMM模塊的電源系統(tǒng)； — 集成了 輸出的低功耗線性穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器從 5V的 VBUS 取電， 第 6 頁 共 22 頁 輸出足以驅(qū)動整個(gè) MSP430 工作 — 集成 PHY 和 PLL模塊供電 — ◆內(nèi)部 48MHZ的 USB 時(shí)鐘； — 集成可編程鎖相環(huán)（ PLL） — 高度自由化的輸入時(shí)鐘頻率，可使用低成本晶振 ◆當(dāng) USB 模塊禁止時(shí)； — 緩沖空間被映射到通用 RAM空間，為系統(tǒng)提供額外的 2KB 的 RAM — USB 功能引腳變?yōu)榫哂袕?qiáng)電流驅(qū)動能力的通用 I/O 口 圖 36 USB模塊框圖 PLL 鎖相環(huán)模塊為 USB 操作提供高精度低抖動的 48MHZ 的時(shí)鐘。 圖 32 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路：復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。 方案二： MSP430F449 采用 MSP430F449 單片機(jī)，需要連接一塊 USB 通用接口芯片，在集成度上沒有 MSP430F5529 方便，故此次設(shè)計(jì)選擇 MSP430F5529 單片機(jī)。因此，設(shè)計(jì)穩(wěn)定、低功耗的 U 盤就顯得非常重要了。如今， USB 技術(shù)已經(jīng)越來越普及和成熟，低成本、高穩(wěn)定性、較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和即插即用的方便性，使其備受硬件廠商的青睞。 這種方法簡單、便于操作、綜合成本 較低，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天， U 盤已經(jīng)成為了主流的數(shù)據(jù)儲存產(chǎn)品，它 滿足了我們對數(shù)據(jù)儲存的需求，實(shí)現(xiàn)了便攜式移動存儲、大大提高了辦公效率，使人們生活更便捷。 U disk。其中的 SD 卡以其體積小、功耗低的優(yōu)勢，被廣泛用于各種數(shù)碼產(chǎn)品中，如數(shù)碼相機(jī)、 MP3 等。系統(tǒng)基于高速低功耗的 MSP430 單片機(jī)，利用串行外圍接口總線與 SD 卡相連，實(shí)現(xiàn)對 SD 卡的數(shù)據(jù)讀寫。用其設(shè)計(jì)的是線性穩(wěn)壓電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此給本系統(tǒng)供電完全滿足要求。 圖 33 復(fù)位電路 第 5 頁 共 22 頁 電源模塊：電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。 第 7 頁 共 22 頁 圖 37 PLL結(jié)構(gòu)框圖 MSP430F5529 的 USB 模塊支 持控制、批量和中斷數(shù)據(jù)傳輸。主機(jī)采用控制寫入傳輸方式將數(shù)據(jù)寫入 USB 設(shè)備。利用JTAG 進(jìn)行在線仿真大大提高了軟件設(shè)計(jì) 的效率。 USB