在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)USB移動(dòng)存儲(chǔ).doc

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1、.word可編輯.在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)USB移動(dòng)存儲(chǔ)第1章主要硬件芯片介紹1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)??USB主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)軟、硬件結(jié)合的整體，宏觀上主要包括三個(gè)層次的設(shè)計(jì)：USB總線物理層接口設(shè)計(jì)、USB核心系統(tǒng)設(shè)計(jì)和USB客戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？偩€接口主要處理主機(jī)與設(shè)備之間的電氣及協(xié)議層的互連，是信息包進(jìn)出的物理橋梁；USB核心系統(tǒng)主要管理和協(xié)調(diào)主機(jī)與從機(jī)間的邏輯數(shù)據(jù)傳輸，解析雙方聯(lián)系的握手協(xié)議，是驗(yàn)證信息包的邏輯關(guān)卡；客戶系統(tǒng)是最終用戶直接和USB設(shè)備功能交互的邏輯平臺(tái)，不同的USB設(shè)備歸屬于不同的類，是利用相關(guān)的類協(xié)議來實(shí)現(xiàn)的，所以客戶系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序具有多變性，需要為專門的

2、類定制專門的驅(qū)動(dòng)程序。在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)USB移動(dòng)存儲(chǔ)功能，具體包括USB主機(jī)接口的硬件設(shè)計(jì)和整機(jī)USB驅(qū)動(dòng)固件的設(shè)計(jì)。其中驅(qū)動(dòng)固件的設(shè)計(jì)具體又包含幾個(gè)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)：USB1.1控制傳輸協(xié)議、USBBULK傳輸協(xié)議、USB海量存儲(chǔ)類協(xié)議、UFI磁盤操作命令和FAT文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)等。1.2硬件設(shè)計(jì).專業(yè).專注..word可編輯.1.2.1USB主控制器???USB主控制器主要是完成底層物理接口設(shè)計(jì)，是USB系統(tǒng)架構(gòu)的必要部分，是USB數(shù)據(jù)包進(jìn)出的必經(jīng)通道。本系統(tǒng)采用的USB主機(jī)芯片是Cypress公司的SL811HS。Cypress公司是最早從事USB芯片開發(fā)的公司之一，

3、其EZ-USB系列芯片在業(yè)界有非常好的口碑。SL811HS是當(dāng)經(jīng)第一個(gè)支持USB主從機(jī)的接口芯片，性能穩(wěn)定，資料全面。（1）芯片特性????SL811HS是自動(dòng)兼容USB全速或者低速的嵌入式USB主從機(jī)的接口芯片，它支持微處理器、微控制器或者DSP的USB接口設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以直接連到ISA、PCMICA等其它總線[8]，芯片使用標(biāo)準(zhǔn)的USB1.1協(xié)議。SL811HS通過內(nèi)部集成的全/低速傳輸引擎產(chǎn)生USB串行接口功能，在全速時(shí)帶寬為12Mbps，低速時(shí)為1.5Mbps。芯片支持8位并行數(shù)據(jù)端口或者I/O口的設(shè)計(jì)，同時(shí)也支持DMA，自動(dòng)中斷檢測(cè)連接口，可以非常容易

4、地在MCS-51系列微處理器、摩托羅拉微控制器或者其它控制芯片上完成設(shè)計(jì)?？偟膩碚f具有如下特性：1.可在軟件控制下，單一地實(shí)現(xiàn)主機(jī)或者從機(jī)功能，28腳PLCC，48腳TQFP封裝。.專業(yè).專注..word可編輯.1.低速1.5Mbps，高速12Mbps，主從模式下都一樣。2.自動(dòng)檢測(cè)連接設(shè)備是否為高速或者低速。3.支持8位雙向并口傳輸，或者I/O口，DMA傳輸。4.片上集成SIE和USB傳輸器。5.片上集成了一個(gè)USB根集線器。6.256字節(jié)內(nèi)部SRAM,支持乒乓傳輸。7.工作頻率在12M或者48M，3.3伏供電，最高5伏耐壓接口。8.支持總線掛起、喚醒和掉電模

5、式。9.自動(dòng)產(chǎn)生SOF和循環(huán)冗余校驗(yàn)，自動(dòng)地址增長(zhǎng)模式，保存讀寫周期。SL811HS內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)見圖1.1?（2）相關(guān)寄存器介紹???.專業(yè).專注..word可編輯.USB系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的編程，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)SL811HS的寄存器和一些緩存區(qū)的讀寫，SL811HS內(nèi)部一共有256個(gè)字節(jié)的緩存，高端240個(gè)字節(jié)作為通用內(nèi)存，可以隨意訪問，低端16個(gè)字節(jié)是特殊功能寄存器，USB的一些規(guī)范就融合在里面。SL811HS有A、B兩套并行的寄存器，功能和使用完全一樣，見表1.1。?（3）接口電路???SL811HS既可以作為嵌入式的主機(jī)又可以作為設(shè)備，靈活性非常大。它可以直接連到處

6、理器或者按內(nèi)存映射的方式接到ARM處理器上。硬件設(shè)計(jì)時(shí)候主要注意幾個(gè)關(guān)鍵引腳的處理：.專業(yè).專注..word可編輯.1.nCS：低電平有效，使能SL811HS接口和讀寫寄存器與內(nèi)存。必須使nCS在一個(gè)傳輸周期中至少要保持65納秒以上才能進(jìn)行有效的通信。2.nWR：低電平有效，要使數(shù)據(jù)有效nWR也至少需要持續(xù)65個(gè)納秒以上。一但nWR?為低時(shí)，總線上的信息至少要保持5個(gè)納秒。3.nRD：低電平有效，讀取數(shù)據(jù)之前，必須先寫入地址，nRD的最小周期是65個(gè)納秒。一但nRD為低時(shí)，總線上的信息至少要保持5個(gè)納秒。4.A0：低電平時(shí)代表地址，高電平時(shí)代表數(shù)據(jù)。A0至少要保

7、持10個(gè)納秒以上才能保證數(shù)據(jù)正確寫入。5.INTRQ：高電平有效，當(dāng)傳輸事務(wù)完成，或者有外部設(shè)備接入時(shí)，就會(huì)觸發(fā)中斷。通過寫入中斷寄存器可以清除中斷。6.nRest:低電平有效，SL811HS上電后需要復(fù)位。常見8位嵌入式處理器和SL811HS的連接見圖1.2。SL811HS讀時(shí)序見圖1.3，寫時(shí)序見圖1.4。.專業(yè).專注..word可編輯.???1.2.2微處理器???本設(shè)計(jì)的主要目的是在普通單片機(jī)下能夠使用USB移動(dòng)存儲(chǔ)，同時(shí)通過該系統(tǒng)的串口能夠完成讓外部的嵌入式設(shè)備也能使用USB移動(dòng)存儲(chǔ)。主機(jī)處理器芯片選用兼容MCS-51指令的AT89C52，并外擴(kuò)一.專

8、業(yè).專注..word可編