【導讀】設同時進行數據交換。這部分內容會使用戶對USB有一個整體的初步了解。接下來論文會著重介紹一個USB項目的設計過程和技術細節(jié)，即MP3的硬件設計。寄存器的技術細節(jié)，包括USB的文件存儲格式、接口程序以及寄存器的配置等。及硬件電路設計的注意事項。

　　

【正文】 d) { UEPNUM=0x00； //端點使能 USBCON=0x80； USBIEN=0x00； //不允許 USB 中斷 USBCLK=0x03； UEPCONX=0x80； UEPRST=0x07； //端點 FIFO 復位 USBADDR=0x80； //設置地址 0 } void MP3_decoder_initial(void) //MP3 解碼器初始化 { MP3CON=0x3F； MP3CLK=0x07； //MP3 解碼時鐘為 32MHz MP3_decoder_disen()； //使 MP3 解碼器 停止 并 等待 } void DAC_initial(void) //DAC 初始化 { AUDCON0=0x72； // 256Fs AUDCON1=0x00； } 按鍵和顯示接口 1)按鍵：設 S1 閉合將 20H 單元的內 容加 1， S2 閉合將 20H 單元內容減 1， S3 閉合將 21H 單元清 0， S4 閉合將 21H 單元置 FFH，如果同時有兩個以上的按鍵閉合，將不做任何操作。程序流程圖如圖 41 所示，按鍵程序清單見附錄 2。 2)顯示：要在液晶顯示屏上顯示出漢字，可以按照 42 所示的流程來設計 122 32點陣液晶顯示模塊顯示漢字的軟件，更改數據 RAM 中要顯示的數據后，就可以改變所要顯示的內容。顯示程序清單見附錄 3。 19 N N Y Y N Y Y 圖 41按鍵流程圖 圖 42顯示流程圖 Figure 41 Key flow Figure 42 Display flow 本章小結 在 本 章中首先對 USB 的通信過程進行了簡要的分析，然后詳細介紹并設計與 MP3相關的寄存器：鎖相時鐘寄存器、 USB 控制寄存器和 MP3 解碼寄存器。 最后是設計顯示和按鍵接口程序并給出了流程圖。 開始 置 P1 口為輸入方式 有 鍵 閉合？ 延時 10ms 消除抖動 有鍵閉合？ S1 鍵閉合？ S2 鍵閉合？ S3 鍵閉合？合？ S4 鍵閉合？ 20H 單元加 1 20H 單元減 1 20H 單元清 0 20H 單 元 置0FFH 設置復位功能碼0E2H 設置顯示開關編碼0AFH 設置頁地址（ X=0）編碼 =0B8H 設置列地址（ Y=0）編碼 =00HH 寫顯示數 據 數據 =XXH 改變頁碼？ 設置頁地址X=X+1 20 5 文件存儲格式分析 在 FAT 文件系統(tǒng)中，文件的存儲依照 FAT 表制定 的簇鏈式數據結構來進行。同時，FAT 文件系統(tǒng)將組織數據時使用的目錄也抽象為文件，以簡化對數據的管理。 FAT 表實際上是一個數 據表，以 2 個 字節(jié)為單位，這個單位稱為 FAT 記錄項，通常情況其第 2 個 記錄項 (前 4 個 字節(jié) )用作介質描述。從第三個記錄項開始記錄除根目錄外的其他文件及文件夾的簇鏈情況。根據簇的表現情況 FAT 用相應的取值來描述 。 每個簇用一個字表示 16 位，可尋址 65535 簇。 XX ,ff, ff, ff , yy , yy ,yy , yy , yy , yy , yy , yy ， … ， yy , yy , yy , yy 磁盤類型 簇項 2 簇項 3 簇項 N 簇項含義 如圖 51所示 [6]： FAT16記錄項的取值含義（ 16進制） FAT16記錄項的取值 對應簇的表現情況 0000 未分配的簇 0002~FFEF 已分配的簇 FFF0~FFF6 系統(tǒng)保留 FFF7 壞簇 FFF8~FFFF 文件結束簇 圖 51簇項含義 一個文件它存放的第一個簇，由文件目錄表的文件目錄項給出，而此后的存放簇則由 FAT 給出。數據取得第一個扇區(qū)組（簇）對應的簇號為 2，其后的簇號為 3，以此類推一直往下排列，例如： 第 4 簇中存放的數據是 0x0006，這又是一個 文件或文件夾的首簇。其內容為第 6 簇，就是說接下來的簇位于第 6 簇 ， FAT 表指引我們到達 FAT 表的第 6 簇指向，上面寫的數據是 0x0007，就是說接下來的簇位于第 7 簇 ， FAT 表指引我們到達 FAT 表的第 7 簇指向 …… 直到根據 FAT 鏈讀取到扇區(qū)相對偏移 0x1A~0x1B，也就是第 13 簇 ， 上面寫的數據是 0x000E，也就是指向第 14 簇 ， 14 簇的內容為 FFFF ，意 即此文件已至尾 簇 。這是其結束標記，而不是下一個 簇 號。 文件目錄表是緊跟在 FAT2（文件備份）后面的。它存放的是文件的基本信息，包括 文件名、屬性、建立時間，在磁盤中存放的首簇號等。每個文件的目錄信息占用 32個字節(jié)。 不管目錄文件所占空間為多少簇，一簇為多少字節(jié)。系統(tǒng)都會以 32 個字節(jié)為 21 單位進行目錄文件所占簇的分配。這 32 個字節(jié)以確定的偏移來定義本目錄下的一個文件或文件夾的屬性，實際上是一個簡單的二維表。 這 32 個字節(jié)的各字節(jié)偏移定義如 圖 52 所示 [6]： FAT16目錄項 32個字母的表示定義 字節(jié)偏移（ 16 進制） 字節(jié)數 定義 0x0~0x7 8 文件名 0x8~0xA 3 擴展名 0xB 1 屬性字節(jié) 00000000（讀寫） 00000001（只讀） 00000010（隱藏） 00000100（系統(tǒng)） 00001000（卷標） 00010000（子目錄） 00100000（歸檔） 0xC~0x15 10 系統(tǒng)保留 0x16~0x17 2 文件的最近修改時間 0x18~0x19 2 文件的最近修改日期 0x1A~0x1B 2 表示文件的首簇號 0x1C~0x1F 4 表示文件的長度 圖 52目錄項定義 Figure 52 Catalogue define (1)對于短文件名，系統(tǒng)將文件名分成兩部分進行存儲，即主文件名 +擴展名。0x0~0x7 字節(jié)記錄文件的主文件名， 0x8~0xA 記錄文件的擴展名，取文件名中的 ASCII碼值。不記錄主文件名與擴展名之間的 .主 文件名不足 8 個字符以空白符 (20H)填充，擴展名不足 3 個字符同樣以空白符 (20H)填充。 0x0 偏移處的取值若為 00H，表明目錄項為空；若為 E5H，表明目錄項曾被使用，但對應的文件或文件夾已被刪除。 (這也是誤刪除后恢復的理論依據 ) 。文件名中的第一個字符若為 “.”或 “..”表示這個 簇 記錄的是一個子目錄的 目錄項 。 “.”代表當前目錄 ； “..”代表上級目錄 (這和 dos 或 windows 中的使用意思是一樣的，如果磁盤數據被破壞，就可以通過這兩個目錄項的具體參數推算磁盤的數據區(qū)的起始位置，猜測簇的大小等，故比較重要的 )。 (2)0xB 的屬性字段：可以看作系統(tǒng)將 0xB 的一個字節(jié)分成 8 位，用其中的一位代表某種屬性的有或無。這樣，一個字節(jié)中的 8 位每位取不同的值就能反映各個屬性的不同取值了。 例 如 00000101 就表示這是個文件，屬性是只讀、系統(tǒng)。 (3)0xC~0x15 在原 FAT16 的定義中是保留未用的。在高版本的 WINDOWS 系統(tǒng)中有時也用它來記錄修改時間和最近訪問時間。其字段的意義和 FAT32 的定義是相同的 。 (4)0x16~0x17 中的時間 =小時 *2048+分鐘 *32+秒 /2。得出的結果換算成 16進制填入 即可。也就是： 0x16 字節(jié)的 0~4 位是以 2秒為單位的量值； 0x16 字節(jié)的 5~7 位和 0x17 字節(jié)的 0~2 22 位是分鐘； 0x17 字節(jié)的 3~7 位是小時。 (5)0x18~0x19 中的日期 =(年份 1980)*512+月份 *32+日。得出的結果換算成 16進制填入即可。也就是： 0x18 字節(jié) 0~4 位是日期數； 0x18 字節(jié) 5~7 位和 0x19 字節(jié) 0 位是月份； 0x19 字節(jié)的 1~7 位為年號 。 (6)0x1A~0x1B存放文件或目錄的表示文件的首簇號，系統(tǒng)根據掌握的首簇號在 FAT表中找到入口，然后再跟蹤簇鏈直至簇尾，同時用 0x1C~0x1F 處字節(jié)判定有效性。就可以完全無誤的讀取文件目錄了。 (7)0X1C—— 0X1F：文件實際長度的字節(jié)數，用二進制表示，低位在前，高位在后。FAT16 依據文件名對目錄項的定義，加上對簇的編號和鏈接，就可以達到完全的文件讀取 了。 本章小結 在該章 中首先分析了在 FAT文件系統(tǒng)中 文件的分配結構，即文件分配 表。接著分析文件的具體存儲格式，并對每個目錄項進行了解釋。 23 6 結論 在本次設計中，以 ATMEL 公司的 8 位單片機 AT89C51 為核心，所設計的系統(tǒng)包括 Flash 存儲器、 USB 接口、 LCD 顯示、前置放大、 D/A 轉換等可以滿足 USB 設備應用的硬件要求。由于使用了 89C51 單片機控制，簡化了 MP3 的硬件結構。其性能好、操作簡便、減少了功耗、存儲容量可擴展等，適應當前 MP3 的發(fā)展趨勢。 該系統(tǒng)由于各方面的原因，只是做出了硬件電路，在理論上可行。但還存在功能比較單一、容量明顯不夠及成本較高等缺點。另外系統(tǒng)的調試及 接口驅動的設計有待進一步的提高與完善。如果能提高其容量、增加實現錄音、 FM 收音及播放多種格式的文件等，將更加完美。 24 致 謝 非常慶幸自己能夠 系統(tǒng)地學習電子、通信技術以及計算機網絡方面的知識。除了自己的努力外，自己在學業(yè)和思想上的點滴進步更多地受益于老師和學長的熱情幫助。在此，我首先要感謝我的導師 。他 處處替學生著想，耐心指導和引領我進行設計分析； 從論文選題、 內容組織 、電路制作 等方面 ,花費了大量的時間和精力 ,這令我深為感動 ，在此 表示衷心的感謝！ 25 參考文獻 [1] USB Class Definition for Communications Devices, .[Z] [2] USB官方網： [Z]. [3] 張念淮，江浩 .USB總線接口開發(fā)指南 [M].北京：國防工業(yè)出版社， 2021 [4] 周立功等 .PDIUSB12USB 固件編程與驅動開發(fā) [M].北京： 北京航空航天大學出版社 ，2021 [5] Atmel 8bit Microcontroller [Z]， [6] 許雷，張群瞻 . 單片機原理與應用 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2021 [7] Atmel Microcontroller [Z] ： 62－ 108. [8] 汪德彪，郭杰等 .MCS51 單片機原理 與接口技術 [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [9] 李宏，張家田 .液晶顯示器件應用技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [10] 博創(chuàng)科技 ,MP3 播放器與 U盤設計 [M]. 北京 清華大學出版社 .2021 [11] 電子資料庫： [Z] 26 附錄 按鍵子程序程序清單如下： ORG 0030H KB： MOV P1， 0FFH ； 置 P1口為輸入口 MOV A， P1 ； 讀鍵狀態(tài) CPL A ANL A， 0FH ； 屏蔽高四位 JZ KB ； 無鍵閉合則返回 LCALL D10ms ； 延時去抖動 MOV A， P1 ； 再讀鍵狀態(tài) CPL A ANL A， 0FH JZ KB ； 無鍵閉合則返回 CJNE A， 01H， K