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經(jīng)典資料基于單片機(jī)的u盤讀寫-wenkub.com

2025-06-16 13:04 本頁面
   

【正文】 j != 0。void mDelaymS( unsigned char delay ){ unsigned char i, j, c。 unsigned char idata TempBuffer[20]。這次科研立項(xiàng)是對自己到現(xiàn)在為止大學(xué)所學(xué)的一次大檢閱,使我明白自己知識還很淺薄,雖然大學(xué)生活已經(jīng)過了一大半,但是自己的求學(xué)之路還很長,以后更應(yīng)該在有限的大學(xué)生活學(xué)習(xí)中,努力的學(xué)習(xí)好專業(yè)文化知識和動手能力,同時也要提高自己各方面的綜合素質(zhì),努力使自己成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人。 通過這次科研立項(xiàng)收獲很多,比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),分析數(shù)據(jù),提高了自己的電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的能力,懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。從最初的選題,開題到查資料、設(shè)計(jì)電路,編寫程序直到完成設(shè)計(jì)。 中斷處理模塊是在中斷喚醒后根據(jù)中斷類型進(jìn)入不同功能子模塊的,也是整個軟件系統(tǒng)的核心部分。BPB 中記錄了扇區(qū)大小、簇的扇區(qū)數(shù)、保留扇區(qū)數(shù)、FAT 表大小和文件系統(tǒng)類型等重要參數(shù),用于文件的索引和定位計(jì)算。所以以簇為單位而不以扇區(qū)為單位進(jìn)行磁盤的分配,是因?yàn)楫?dāng)區(qū)分容量較大時,采用512 字節(jié)的扇區(qū)管理,會增加FAT 表的項(xiàng)數(shù)和大文件存取的消耗,使文件系統(tǒng)效率不高。6)分配長度,指明主機(jī)已經(jīng)分配的用于返回?cái)?shù)據(jù)的最大字節(jié)長度,若此值為0,則表明沒有數(shù)據(jù)需要傳輸。3)邏輯塊地址。 UFI 是針對USB 移動存儲而制定的命令塊協(xié)議,它規(guī)定了主機(jī)和設(shè)備進(jìn)行信息交換所使用的命令塊、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,BulkOnly 傳輸協(xié)議定義了傳輸這些信息的方法,其中UFI 命令塊是封裝在CBW 包中的CBWCB,設(shè)備通過讀取CBWCB 確定具體要執(zhí)行何種操作命令(如讀命令),如何完成這個命令(如從閃存的哪個地址讀,需要讀取的長度),設(shè)備將命令的執(zhí)行狀態(tài)封裝成CSW 返回給主機(jī)。次域的值域CBW 包的命令塊標(biāo)記相同。設(shè)備收到CBW 包解析處理后將通過BulkIn 端點(diǎn)發(fā)送一個CSW 包。6)CBWCB 長度,定義了CBWCB 的有效長度,合法值為116。4)命令塊標(biāo)旗。2)命令塊標(biāo)記。 BulkOnly 事務(wù)以主機(jī)向設(shè)備發(fā)送CBW(Command Block Warp)包,并以建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸開始的,設(shè)備接收到CBW 包,檢查并解釋它,試圖滿足主機(jī)的要求,并通過CSW(Command State Wrap)包向主機(jī)返回狀態(tài)信息。海量存儲類的規(guī)范中包括4 個獨(dú)立的子規(guī)范,即CBI 傳輸、BulkOnly 傳輸、ATA 命令塊、UFI 命令規(guī)范。 由設(shè)備自發(fā)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸是中斷數(shù)據(jù)傳輸,這類數(shù)據(jù)傳輸可以由USB 設(shè)備在任意時刻發(fā)起,而且USB 總線以不低于設(shè)備說明的速率進(jìn)行傳輸。圖7 TTL電平轉(zhuǎn)RS232電平經(jīng)行通信的串口模塊電路圖 圖8 串口版模塊與單片機(jī)之間的電路連接圖圖9 單片機(jī)系統(tǒng)串口與RS232借口連接電路圖圖10 單片機(jī)系統(tǒng)和模塊之間連接的實(shí)物圖六,軟件設(shè)計(jì) 為了使上位PC 機(jī)能夠直接讀取該讀寫器寫入U 盤的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)存儲按照FAT32 文件管理方式存儲,其中涉及USB 和UFI 協(xié)議以及FAT32 文件存儲格式。 模塊的串口是1 位起始位、8 位數(shù)據(jù)位、1位停止位的異步串口,串口的通訊波特率可以在功能配置時設(shè)定,如果未設(shè)定那么默認(rèn)是4800bps(與晶體X2 的頻率有關(guān)),單片機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)需要通過CMD_BaudRate 命令設(shè)定更高的波特率。以普通的MCS51 單片機(jī)為例,文件系統(tǒng)的全部子程序有4KB 到8KB 代碼,并且需要大約80 字節(jié)的內(nèi)部RAM 和512 字節(jié)的外部RAM 作為緩沖區(qū)。由于計(jì)算機(jī)將USB 存儲設(shè)備組織為文件系統(tǒng),為了方便單片機(jī)通過USB移動存儲設(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 存儲設(shè)備組織為文件系統(tǒng),也就是處理上圖左邊的最頂層。 CH375芯片專門用于處理USB 通訊,在檢測到USB 總線的狀態(tài)變化時或者命令執(zhí)行完成后,CH375以中斷方式通知單片機(jī)進(jìn)行處理。如果USB 存儲設(shè)備不符合上述要求,則需要外部單片機(jī)通過控制傳輸以及ISSUE_TOKEN 命令或者ISSUE_TKN_X命令自行處理相關(guān)通訊協(xié)議。 CH375 的端點(diǎn)0、2 只用于USB 設(shè)備方式,在USB 主機(jī)方式下只需要用到主機(jī)端點(diǎn)。 命令解釋器用于分析并執(zhí)行外部單片機(jī)/DSP/MCU 提交的各種命令。 主從USB 接口SIE是USB主機(jī)方式和USB設(shè)備方式的一體式SIE,用于完成物理的USB數(shù)據(jù)接收和發(fā)送,自動處理位跟蹤和同步、NRZI編碼和解碼、位填充、并行數(shù)據(jù)與串行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換、CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)、事務(wù)握手、出錯重試、USB 總線狀態(tài)檢測等。當(dāng)使用5V 工作電壓時,CH375 芯片的VCC引腳輸入外部5V 電源,并且V3 左右的電源退耦電容。一般情況下,時鐘信號由CH375內(nèi)置的反相器通過晶體穩(wěn)頻振蕩產(chǎn)生。為了在電源上電期間可靠復(fù)位并且減少外部干擾,可以在RSTI引腳與VCC 左右的電容。CH375 芯片的UD+和UD引腳是USB 信號線,工作于USB 設(shè)備方式時,應(yīng)該直接連接到USB總線上;工作于USB 主機(jī)方式時,可以直接連接到USB設(shè)備。 CH375芯片的ACT引腳用于狀態(tài)指示。CH375的串行通訊波特率默認(rèn)是9600bps,單片機(jī)可以隨時通過SET_BAUDRATE 命令選擇合適的通訊波特率。CH375芯片的RXD 和TXD可以分別連接到單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出引腳和串行數(shù)據(jù)輸入引腳。CH375 芯片在本地端提供了通用的被動并行接口和點(diǎn)對點(diǎn)的串行接口。 圖1 CH375各引腳說明 功能說明CH375 芯片可以工作于USBHOST 主機(jī)方式或者USB 設(shè)備方式。 9)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。 5)自動檢測USB 設(shè)備的連接和斷開,提供設(shè)備連接和斷開的事件通知。CH375 還內(nèi)置了處理MassStorage 海量存儲設(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 存儲設(shè)備(包括USB 硬盤/USB閃存盤/U 盤) 特點(diǎn) 1)全速USBHOST 主機(jī)接口,兼容USB ,外圍元器件只需要晶體和電容。三 , USB總線接口芯片CH375 概述: CH375 是一個USB總線的通用接口芯片,支持USBHOST主機(jī)方式和USBDEVICE/SLAVE設(shè)備方式。采用單片機(jī)直接控制讀寫U盤,關(guān)鍵在于USBHOST技術(shù)的實(shí)現(xiàn),即單片機(jī)作為USB主機(jī)系統(tǒng)。從理論上講,以U盤作為便攜式采集存儲系統(tǒng)的存儲載體完全能夠滿足長時間采集海量數(shù)據(jù)的要求。它最大的特點(diǎn)是易于使用、可熱插拔、接口連接靈活,并且能夠提供外設(shè)電源,在嵌人式系統(tǒng)及智能儀表中得到廣泛的應(yīng)用。隨著USB 技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)的移動存儲介質(zhì)普遍采用U 盤或移動硬盤。但是隨著單片機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的日益增長,USB 外設(shè)的應(yīng)用范圍也隨之?dāng)U大,為此在單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對USB外設(shè)控制也變得日益迫切。它最大的特點(diǎn)是易于使用,攜帶方便,主要是用在中速,低速的外設(shè)。再次,介紹了串口版U盤模塊的應(yīng)用,并設(shè)計(jì)了串口模塊和單片機(jī)之間的通信的應(yīng)用方式,并附有模塊和單片機(jī)之間采用RS232電平進(jìn)行通信的連接電路圖?;趩纹瑱C(jī)技術(shù)的U盤數(shù)據(jù)采集是把單片機(jī)系統(tǒng)作為主機(jī)系統(tǒng),再利用支持USB總線協(xié)議的U盤讀寫芯片或者模塊來完成工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集或者傳輸。 mDelaymS( 100 )。 LED_OUT = 1。 = 1。 } memcpy( , TempBuffer, TempLength )。 pStr += i。 while ( count ) { if ( count sizeof( ) ) i = count。 i = ExecCommand( CMD_FileCreate, MAX_PATH_LEN )。 = 0。 i = ExecCommand( CMD_ByteRead, 1 )。 i = ExecCommand( CMD_FileOpen, MAX_PATH_LEN )。 i 5。 mDelaymS( 100 )。/* , 4800bps */ TR1 = 1。 SCON = 0x50。 LED_OUT = 0。 unsigned short count。1。}void mStopIfError( unsigned char iError )/*錯誤檢測函數(shù)*/{ unsigned char led。 } else if ( status == USB_INT_DISK_READ || status == USB_INT_DISK_WRITE || status == USB_INT_DISK_RETRY ) { break。 do { [ j ] = mRecvByte( )。 } while ( 1 ) { status = mRecvByte()。 RI = 0。 mSendByte( SER_SYNC_CODE1 )。 c = SBUF。 SBUF = c。 for ( j = 200。 i != 0。sbit LED_OUT = P0^4。即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)以字節(jié)對U盤讀和寫的功能。 但是這次科研立項(xiàng)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。 通過這次實(shí)踐,我了解了單片機(jī)讀寫U 盤的用途及工作原理,熟悉了單片機(jī)讀寫U 盤的設(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。 串口或并口數(shù)據(jù)接收流程如圖所示。各模塊之間相互協(xié)調(diào)調(diào)用,共同完成對U 盤文件的讀寫創(chuàng)建。DBR 的第一部分是一個x86 跳轉(zhuǎn)指令、廠商標(biāo)志和操作系統(tǒng)版本號,接下來的從偏移0x0B 開始的是一段描述能夠使可執(zhí)行引導(dǎo)代碼找到相關(guān)參數(shù)的消息,通常稱之為BPB。磁盤的管理是以扇區(qū)為單位的,而移動存儲設(shè)備則是以塊為單位的,F(xiàn)AT 將塊映射成扇區(qū),原理相同,F(xiàn)AT 將磁盤空間以一定數(shù)目的扇區(qū)為單位進(jìn)行劃分,這樣的單位成為簇。4)傳輸長度,指明請求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,通常以扇區(qū)作單位,但是有幾個命令是以字節(jié)作單位的,對于這些命令,傳輸長度域可以以不同的名字標(biāo)識,若此域的值為0,則表面沒有數(shù)據(jù)需要傳輸。指明所需要執(zhí)行的操作命令;2)邏輯單元號。實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸量與CBW 包中規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸長度的差值。CSW 包的標(biāo)記,表明這是一個CSW 包,這個域的值為53425355H。由設(shè)備執(zhí)行的命令,由設(shè)備解釋。5)邏輯單元號。3)數(shù)據(jù)傳輸長度。CBW包結(jié)構(gòu)如圖所示,各域含義如下: 圖10 CBW包結(jié)構(gòu)1)命令塊包標(biāo)識。后兩個協(xié)議定義了存儲介質(zhì)的操作命令,ATA 協(xié)議用于硬盤,UFI 協(xié)議則針對USB 移動存儲,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。 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。 控制數(shù)據(jù)用于在USB 接入總線時對其進(jìn)行配置,其他的驅(qū)動軟件可以根據(jù)具體的應(yīng)用來選擇使用控制傳輸,這種數(shù)據(jù)傳輸不會丟失數(shù)據(jù)。 4+1 線串口是指GND、SIN、SOUT、STA和可選的INT,P2 引腳定義如下:圖6 模塊引腳定義圖 為了節(jié)約單片機(jī)的I/O 引腳,模塊還支持三線制串口,在這種方式下,單片機(jī)與模塊之間只需要連接SIN 和SOUT 兩根信號線及公共地線,單片機(jī)通過串口發(fā)送兩個同步碼字節(jié)(57H、ABH)代替原來向模塊的STA引腳提供的啟動信號,實(shí)現(xiàn)與模塊的命令同步。圖5 串口版U盤模塊正反外觀圖 在串口方式下,單片機(jī)與模塊的P2 端口相連接,只需要使用高8 腳(第9 腳到第16腳),其余引腳可以不連接。 CH375 的U 盤文件級子程序庫具有以下特性:支持常用的FAT1FAT16 和FAT32 文件系統(tǒng),磁盤容量可達(dá)100GB 以上,支持多級子目錄, 格式的大寫字母和中文文件名,可以支持小寫字母或者長文件名,支持文件打開、新建、刪除、讀寫以及搜索等。由于CH375 不僅是一個通用的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 盤文件級子程序庫實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)通過8 位并口對CH375 芯片進(jìn)行讀寫,所有操作都是由一個命令碼、若干個輸入數(shù)據(jù)和若干個輸出數(shù)據(jù)組成,部分命令不需要輸入數(shù)據(jù),部分命令沒有輸出數(shù)據(jù)。USB 設(shè)備的端點(diǎn)號可以是0~15,兩個方向最多支持31 個端點(diǎn),USB 設(shè)備的包長度可以是0~64 字節(jié)。 通用的固件程序包含兩組:一組用于USB 設(shè)備方式,自動處理USB默認(rèn)端點(diǎn)0 的各種標(biāo)準(zhǔn)事務(wù)等;另一組用于USB 主機(jī)方式,自動處理MassStorage 海量存儲設(shè)備的專用通訊協(xié)議。 被動并行接口用于與外部單片機(jī)/DSP/MCU 交換數(shù)據(jù)。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CH375 芯片內(nèi)部集成了PLL 倍頻器、主從USB 接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器、
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