【正文】 DTR 5腳 : 信號(hào)地 SG 6腳 : 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR 7腳 : 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 8腳 : 清除發(fā)送 CTS 9腳 : 振鈴提示 RI EIARS232C 對(duì)電器特性、 邏輯電平 和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。MAX232 芯片可完成 TTL←→ EIA 雙向電平轉(zhuǎn)換。 圖 4 軟件設(shè)計(jì)流程圖 圖 18 UFI結(jié)構(gòu) 圖 19 命令與數(shù)據(jù)字結(jié)構(gòu) 主模塊 單片機(jī)讀寫 U 盤文件 （ USB 存儲(chǔ) 設(shè)備的文 件級(jí) 接口） 圖 10 單片機(jī)讀寫 U 盤文件 一 般 情況 下，單片機(jī) 或 嵌 入式系 統(tǒng) 處理 USB 存儲(chǔ) 設(shè)備的文 件 系統(tǒng) 需要實(shí)現(xiàn) 上 圖左邊 的 4 個(gè) 層 次 ， 右 邊 是 USB 存儲(chǔ) 設(shè)備的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 層 次 。 絕對(duì)最 大值 （ 臨界 或 者 超 過 絕 對(duì) 最大值將 可能 導(dǎo)致 芯片 工作 不 正 常 甚 至 損壞 ） 電氣參數(shù) （ 測(cè) 試 條 件 ： TA=25℃ ， VCC=5V， 不 包 括 連接 USB 總線的 引腳 ） （ 如 果 電源電壓為 ， 則 表 中 所 有 電 流 參數(shù) 需要 乘 以 40％ 的系數(shù)） 注 ： ACT引腳 的 低電 平 吸 入 電 流 為 4mA， 高 電 平 輸出 電 流 為 200uA。 BULK 模塊 BULK_ONLY 和 UFI 協(xié)議 USB 設(shè)備分為 5大類，即顯示器、通信設(shè)備、音頻設(shè)備、人機(jī)輸入和海量存儲(chǔ)。 CBW 包結(jié)構(gòu)如圖 16 所示，各域含義如下： 圖 16 CBW包結(jié)構(gòu)如圖 1）命令塊包標(biāo)識(shí)。后兩個(gè)協(xié)議定義了存儲(chǔ)介質(zhì)的操作命令， ATA 協(xié)議用于硬盤， UFI 協(xié)議則針對(duì) USB 移動(dòng)存儲(chǔ)， U 盤讀寫器的設(shè)計(jì)遵循 BulkOnly 傳輸協(xié)議和UFI 命令規(guī)范。 控制數(shù)據(jù)用于在 USB 接入總線時(shí)對(duì)其進(jìn)行配置，其他的驅(qū)動(dòng)軟件可以根據(jù)具體的應(yīng)用來選擇使用控制傳輸，這種數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。 本地端的單片機(jī)軟件 CH375 芯片 占 用 兩 個(gè)地 址 位， 當(dāng) A0 引腳為 高 電 平時(shí) 選 擇 命令 端口，可以寫入 命令 ；當(dāng) A0引腳為低電 平時(shí) 選 擇 數(shù)據(jù)端口，可以讀寫數(shù)據(jù)。 ② 將 U 盤當(dāng)作存儲(chǔ)器進(jìn)行讀／寫，方法與讀／寫閃存差不多，操作簡單且速度快。 EIA RS232C 與 TTL轉(zhuǎn)換： EIA RS232C 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與 TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程。由 1 1 1 14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 如 果從 外 部 直 接輸入 12MHz 時(shí) 鐘信 號(hào) ， 那么 應(yīng) 該 從 XI 引腳 輸入，而 XO 引腳 懸空 。 CH375 芯片 內(nèi)置 了 電源 上 電 復(fù) 位 電 路 ，一 般 情況 下， 不 需要外 部提供 復(fù) 位。 如 果 CH375 在 復(fù) 位 期間 檢測(cè) 到 TXD引 腳為低電 平則 啟 用 并 行接口， 否則 啟 用串行接口。 串口 信 號(hào) 線包 括 ：串行數(shù)據(jù)輸入 引腳 RXD、串行數(shù)據(jù)輸出 引腳 TXD、中斷輸出 引腳INT。 本地端的硬件 CH375 芯片在本地端提供了通用的 被 動(dòng)并 行接口和 點(diǎn) 對(duì) 點(diǎn) 的串行接口。 ● 并 行接口包含 8 位數(shù)據(jù)總線， 4 線控制：讀選通、寫選通、片選輸入、中斷輸出。 CH375 還 內(nèi)置 了 處理 MassStorage 海量存儲(chǔ) 設(shè)備的 專 用通訊 協(xié)議 的 固件 ， 外 部單片機(jī)可以 直 接以 扇區(qū)為基 本單位讀寫常用的USB 存儲(chǔ) 設(shè)備（包 括 USB 硬盤 /USB 閃存盤 /U 盤 ） 特點(diǎn) ● 全速 USBHOST 主機(jī)接口，兼容 USB ， 外圍元 器 件只需要晶體 和 電 容。 USBHOST 主機(jī)方式 要求時(shí) 鐘 頻 率 比 較 準(zhǔn) 確 ， XTAL1 的 頻 率 是 12MHz177。 78XX 系列集成穩(wěn)壓 IC 型號(hào)中的 78 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓 ， 如 7805 表示輸出電壓為正 5V。 MCU 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 電源模塊 STC12C5A60AD 單片機(jī) 簡介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 / 機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 / 低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。在串口方式下， CH375 只需要 與單片機(jī) /DSP/MCU 連接 3 個(gè) 信 號(hào) 線，TXD 引腳 、 RXD 引腳 以及 INT引腳 ， 其它 引腳 都 可以 懸空 。 單片機(jī)只要在原硬件系統(tǒng)中增加 1 個(gè) CH375 芯片就可以直接調(diào)用 CH375 提供的子程序庫來直接讀取 U盤中的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了普通單片機(jī)與 U盤的通訊。隨著數(shù)據(jù)采集和 單片機(jī) 用戶對(duì)移動(dòng)存儲(chǔ)的需求越來越大，具有 USB 接口的存儲(chǔ)設(shè)備以其優(yōu)異的性價(jià)比和靈活性常用來進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和交換，所以在 單片機(jī) 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)盤或移動(dòng)硬盤的直接讀寫是非常有 價(jià)值的 [6]。它最大的特點(diǎn)是易于使用，主要是用在中速和低速的外 設(shè) 。本課題的研究目標(biāo)是：基于單片機(jī)和 USB 總線接口芯片 CH375，設(shè)計(jì)一個(gè)可嵌入到相關(guān)設(shè)備上的 U 盤讀寫控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、儀器相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。根據(jù) USB 的規(guī)范，可以看到 USB 的拓樸結(jié)構(gòu)中居核心地位的是主機(jī)，每一次數(shù)據(jù)傳輸必須由主機(jī)發(fā)起和控制。單片機(jī)只要在原硬件系統(tǒng)中增加 1個(gè) CH375芯片就可以直接調(diào)用 CH375提供的子程序庫來直接讀取 U盤中的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了普通單片杌與 U盤的通訊、方法簡單、便于操作、綜合成本比較低，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。 因此在一些需要轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)的設(shè)備，儀器上使用 USB 移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備接口的芯片便相繼產(chǎn)生了， CH375 就是其中之一，它是一個(gè) USB 總線的通用接口芯片，支持 HOST 主機(jī)方 式和 SLAVE 設(shè)備方式 [4]. 如今的 USB 就象當(dāng)日的 R232，最終發(fā)展必是業(yè)界的主流外設(shè)接口技術(shù)。 特點(diǎn)： ? 加密性強(qiáng) ,無法解密 ? 超強(qiáng)抗干擾 : ? 速度快 ,1 個(gè)時(shí)鐘 / 機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低 EMI ? 出口歐美的有力保證 ? 輸入 / 輸出口多 ,最多有 44 個(gè) I/O 口 ,A/D 做按鍵掃描還可以節(jié)省很多 I/O ? 超低功耗 :掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)，如水表、氣表、便攜設(shè)備等。 CH375 芯片具有通用的 被 動(dòng)并 行接口，可以 直 接連接 多 種 單片機(jī)、DSP、 MCU 等。 比較這兩種 我選擇 線性電源。每種 由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的 保護(hù)， 使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜 。 電 容 C2用 于 外 部 電源 退耦 ， C2 是容 量為 F的 獨(dú)石 或 高頻 瓷 片 電 容。在本地端， CH375 具有 8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī) /DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線上。 ● 內(nèi)置 控制 傳 輸?shù)?協(xié)議處理 器， 簡化 常用的控制 傳 輸。 CH375的 USB 主機(jī)方式支持 并 行接口和串行接口。INT輸出的中斷 請(qǐng)求 是 低電 平 有 效 ，可以連接到單片機(jī)的中斷輸入 引腳或 者 普 通I/O 引腳 ，單片機(jī)可以 使 用中斷方式 或 者 查詢 方式 獲 知 中斷 請(qǐng)求 。 第 9 位 為 0時(shí) ， 前 8位的數(shù)據(jù) 被 寫入 CH375 芯片中， 第 9 位 為 1時(shí) ， 前 8位 被 作 為命令 碼 寫入 CH375 芯片中。 CH375 的 ACT引腳 可以 外 接串了 限 流 電 阻 的 發(fā) 光 二 級(jí) 管 LED，用 于指 示 相關(guān)的 狀 態(tài) 。 CH375 芯片 正 常 工作時(shí) 需要外 部 為 其 提供 12MHz 的 時(shí) 鐘信 號(hào) 。由 6腳和 4只電容構(gòu)成。 15腳 GND、 16腳 VCC（ +5v）。 在 TxD 和 RxD 上： 邏輯 1(MARK)=3V～ 15V 邏輯 0(SPACE)=+3～ +15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD等控制線上： 信號(hào)有效（接通， ON狀態(tài)，正電壓）＝ +3V～ +15V 信號(hào)無效（斷開， OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓 )=3V～ 15V 以上規(guī)定說明了 RS323C 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。 按鍵控制模塊 S1: S2: S3: S4: LED 顯示模塊 四 、 軟件設(shè)計(jì) 分析 軟件由主模塊、 USB 模塊、 BULK 模塊、 FAT 模塊和中斷處理模塊組成。 由 于 CH375 不 僅 是一個(gè)通用的USBHOST 硬件 接口芯片，還 內(nèi)置 了相關(guān)的 固件程序 ，包含了上 圖左 邊 的 3 個(gè) 層 次 （ 標(biāo)為 灰色 部 分 ）， 所 以 實(shí) 際 的單片機(jī) 程序只需要處理 FAT 文 件 系統(tǒng) 層 ， 并 且即 使 這 一 層也 可以 由 CH375 的 U 盤 文 件級(jí)子程序庫實(shí)現(xiàn) 。 在 CH375 芯片 復(fù) 位 期間 INT引腳 和 TXD 引腳只 能提供 80uA 的 高 電 平 輸出 電 流 。通常所用的 U盤、移動(dòng)硬盤均屬于海量存儲(chǔ)類。 CBW 包標(biāo)記，表明這是一個(gè) CBW 包，這個(gè)域的值為 43425355H。前兩個(gè)協(xié)議定義了數(shù)據(jù) /命令 /狀態(tài)在 USB 總線上的傳輸方法， BulkOnly 傳輸協(xié)議僅僅使用 Bulk 端點(diǎn)傳送數(shù)據(jù) /命令 /狀態(tài)， CBI 傳輸協(xié)議則使用 Control/bulk/interrupt 三種類型的端點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù) /命令 /狀態(tài)的傳送。 USB 模塊 USB 協(xié)議 USB（通用串行總 線）用于將 USB 接口的外圍設(shè)備（ device）連接到主機(jī)（ host），實(shí)現(xiàn)二者之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐獠靠偩€結(jié)構(gòu)，是一種快速、靈活的總線接口， USB 的傳輸類型有控制（ control）、批量（ bulk）、中斷（ interrupt）和同步（ synchronous）傳輸 4 種，它最大的特點(diǎn)是易于使用，即插即用，主要是用在中速和低速的外設(shè)。 由 于 計(jì)算 機(jī) 將 USB 存儲(chǔ) 設(shè)備 組 織 為 文 件 系統(tǒng)， 為 了方便單片機(jī)通過 USB移 動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備與 計(jì)算 機(jī) 之 間 交 換 數(shù)據(jù)，單片機(jī) 也 可以 將 USB 存儲(chǔ) 設(shè)備 組 織 為 文 件 系統(tǒng)， 也就 是處理 上 圖左 邊 的 最 頂層 。 軟件系統(tǒng)模塊 ① 進(jìn)入 USB 主機(jī)模式，要讀 /寫 U 盤，必須先設(shè)置 CH375 使其工作于 USB 主機(jī)方式。 (3～ 15)V 之間。 RS232(DB9) RS232C 標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是 EIARS232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中 EIA (Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)， RS（ remeded standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)， 232 是標(biāo)識(shí)號(hào)， C 代表 RS232 的最新一次修改（ 1969），在這之前，有 RS232B、 RS232A。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 外圍電 路 只需要 在 XI 和 XO 引腳 之 間 連接一個(gè) 標(biāo)稱頻 率為 12MHz 的 晶體 ， 并 且 分 別 為 XI 和 XO 引腳 對(duì) 地連接一個(gè) 高頻振蕩 電 容。 如 果 為了芯片 安 全 而 串接 保 險(xiǎn) 電 阻 或 者 電 感 ， 那么 交 直 流 等 效 串 聯(lián) 電 阻 應(yīng) 該 在 5Ω 之 內(nèi) 。 其它 在 CH375 芯片的 復(fù) 位 期間 ， TXD 引腳 用 于 選 擇 通訊接口。 串行接口 串行接口 只 能用 于 USB 主機(jī)方式， CH375 芯片的 USB 設(shè)備方式 不 支持串口。 但 是 對(duì)于 USB 存儲(chǔ) 設(shè)備， CH375 內(nèi)置 了相關(guān) 協(xié)議 ，通常 情況 下， 外 部單片機(jī) 不 需要 編 寫 固件程序 ， 就 可以 直 接通訊。 ● 通過 U 盤 文 件級(jí)子程序庫實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)讀寫 USB 存儲(chǔ) 設(shè)備中的文 件 。 CH375 的 USB 主機(jī)方式支持常用的 USB 全速設(shè)備， 外 部單片機(jī)可以通過 CH375 按照 相 應(yīng) 的 USB 協(xié)議 與 USB 設(shè)備通訊。 晶體 XTAL 電 容 C6 和 C7 用 于 CH375 的 時(shí) 鐘 振蕩 電 路 。雖然是按照固定值來設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能夠獲得各種不同的電壓和電流。 STC12C5A60AD單片機(jī) 最小 系統(tǒng) 電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)由 MCU、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊組成。 串口方式 如 果 CH375 芯片的 TXD 引 腳 懸空 或 者 沒有通過下 拉 電 阻 接地， 那么 CH