基于USB2.0的高性能移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì)

1、基于usb2.0的高性能移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的設(shè)計(jì)：寫(xiě)使能信號(hào)。在其升高沿時(shí)，指令、地址和數(shù)據(jù)鎖存到相應(yīng)的寄存器中。該信號(hào)與at89c5131芯片的p3.6 信號(hào)銜接。：讀使能信號(hào)。在其下降沿時(shí)，輸出數(shù)據(jù)到i/o，同時(shí)，它還可以對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)地址舉行累加。該信號(hào)與at89c5131芯片的p3.7 信號(hào)銜接。cle：指令鎖存使能信號(hào)。當(dāng)cle為高電平常，指令在 升高沿通過(guò)i/o端口送入指令寄存器。該信號(hào)與at89c5131芯片的p1.0引腳銜接。ale：地址鎖存使能信號(hào)。當(dāng)ale為高電平常，地址在 升高沿送入地址寄存器。該信號(hào)與at89c5131芯片的p1.1引腳銜接。：片選信號(hào)。用于控制設(shè)備的挑選。當(dāng)設(shè)備

2、忙時(shí) 為高電平而被忽視，當(dāng)處于編程和擦除操作時(shí)設(shè)備不能回到備用狀態(tài)。該信號(hào)與at89c5131芯片的p1.2引腳銜接。r/ ：預(yù)備好/忙輸出。當(dāng)它為低電平常，表示編程、擦除和隨機(jī)讀操作正在舉行，在操作完成后返回高電平；當(dāng)芯片沒(méi)被選中或輸出禁止時(shí)，其為高電平常。該信號(hào)與 at89c5131芯片的p1.3引腳銜接。3. 固件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)的usb移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備采納bulk-only傳輸方式，遵循ufi指令規(guī)范。移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備固件的主要功能是響應(yīng)usb總線(xiàn)的各種標(biāo)準(zhǔn)哀求，向主機(jī)返回設(shè)備的狀態(tài)信息；同時(shí)，解析接收到的scsi指令，舉行相應(yīng)的指令處理和數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作。固件設(shè)計(jì)采納中斷驅(qū)動(dòng)，當(dāng)at89c513

3、1從總線(xiàn)上接收到哀求包時(shí)，通過(guò)調(diào)用相應(yīng)的中斷大事處理函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，后臺(tái)處理usb傳輸，從而保證了閃存的迅速讀寫(xiě)速率。主要中斷大事有：(1)主循環(huán)等待usb中斷，設(shè)置相應(yīng)標(biāo)記位。移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備插入主機(jī)后，主機(jī)向移動(dòng)閃存的控制斷點(diǎn)0發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)哀求，固件進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)哀求處理函數(shù)，設(shè)備回送給主機(jī)所要求的相應(yīng)描述符，調(diào)用相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序。(2)當(dāng)usb主機(jī)通過(guò)bulk-in端口讀取閃存數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生bulk-in端口中斷。(3)當(dāng)at89c5131通過(guò)bulk-out端口接收到主機(jī)發(fā)送的指令字cbw后，觸發(fā)bulk-out端口中斷。31 響應(yīng)usb總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)哀求當(dāng)usb移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備接入主機(jī)后，usb主機(jī)控制器對(duì)設(shè)備舉行總

4、線(xiàn)枚舉過(guò)程，首先向設(shè)備發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)usb哀求get_descriptor來(lái)獲得最大數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度；接著發(fā)出set address哀求，為設(shè)備分配地址；用法新分配的地址再次發(fā)出get_descriptor哀求，讀取設(shè)備的配置信息4，如設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端口描述符和字符串描述符等，并挑選合適的驅(qū)動(dòng)程序；最后，發(fā)出set configuration哀求配置端口屬性。usb設(shè)備通過(guò)控制端口響應(yīng)usb標(biāo)準(zhǔn)哀求，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和設(shè)備間的通信。除控制端口外，bulk-only傳輸方式還需支持bulk-in和 bulk-out端口。端口初始化代碼如下：void usb_init(void)uepnum=0

5、x00; uepconx=0x80;/端口0，控制端口uepnum=0x01; uepconx=0x86;/端口1，bulk-in端口uepnum=0x02; uepconx=0x82;/端口2，bulk-out端口ueprst=0x07; ueprst= 0x00;/端口復(fù)位uepien=0x07; usbien|=eeofint;usbaddr=fen; /功能使能位當(dāng)控制端口配置勝利后，主機(jī)會(huì)發(fā)出inquiry、mode_sense、read_capacity等哀求，提供閃盤(pán)基本信息，如扇區(qū)大小、簇大小、閃盤(pán)容量等，當(dāng)哀求結(jié)果正確后，便會(huì)發(fā)出read(10)指令，進(jìn)入文件系統(tǒng)識(shí)別階段。3

6、2 解析scsi指令并處理ufi 指令規(guī)范基于 sff-8070i 和 scsi-2 的規(guī)范，總共定義了19個(gè)固定12字節(jié)長(zhǎng)度的操作指令，用于 usb主機(jī)和 usb 移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之間舉行指令字cbw (command block wrapper)、一般數(shù)據(jù)、狀態(tài)字csw (command status wrapper)的交換。usb移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備接收到來(lái)自于usb主機(jī)bulk-out端口發(fā)給其的cbw指令字后，根據(jù)scsi的指令格式舉行解析，得到其中的指令信息，如：格式化設(shè)備、查詢(xún)?cè)O(shè)備信息、讀寫(xiě)設(shè)備等，對(duì)移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的指令后，向主機(jī)bulk-in端口返回狀態(tài)字 csw，報(bào)告指令執(zhí)行狀況，

7、主機(jī)按照反饋的狀態(tài)字打算是否繼續(xù)發(fā)送指令字或是數(shù)據(jù)。33 閃存的操作實(shí)現(xiàn)k9k2g08u0a芯片以頁(yè)為單位來(lái)舉行讀寫(xiě)，以塊為單位舉行擦除。k9k2g08u0a支持的操作主要有幾種：讀操作(read)、頁(yè)編程 (page program)、緩存編程(cache program)、塊擦除(block erase)、塊復(fù)制(copy-back program)、隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入(random data input)、隨機(jī)數(shù)據(jù)輸出(random data output)、復(fù)位(reset)、讀設(shè)備號(hào)(readid)、讀狀態(tài)(read status)等操作。在舉行寫(xiě)操作之前，必需對(duì)寫(xiě)單元所在塊舉行擦除，因此

8、事先需要對(duì)所擦除塊內(nèi)容舉行保存。假如閃存存在壞塊，則在舉行讀、頁(yè)編程、塊擦除、塊復(fù)制等操作時(shí)會(huì)失敗，因此對(duì)壞塊要舉行提前檢測(cè)并舉行標(biāo)注。芯片在出廠時(shí)，在每塊的第一頁(yè)和其次頁(yè)的2048列的首字節(jié)做出好壞標(biāo)志，假如標(biāo)記位不是ffh則為壞塊，基于此建立壞塊列表。基于篇幅的緣由，這里以寫(xiě)操作過(guò)程為例描述閃存用法辦法。普通閃存的用法挨次是：塊擦除-編程-多次讀取-塊擦除， 對(duì)k9k2g08u0a芯片舉行數(shù)據(jù)寫(xiě)的步驟如下：(1)將寫(xiě)入數(shù)據(jù)扇區(qū)地址與壞塊列表對(duì)比，檢查錯(cuò)誤扇區(qū)。若存在壞區(qū)，則繼續(xù)檢查下一扇區(qū)；(2)開(kāi)拓緩沖區(qū)域，將寫(xiě)入數(shù)據(jù)扇區(qū)的原始數(shù)據(jù)利用copy-back program方式保存到緩沖區(qū)；

9、(3) 利用block erase擦除要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)扇區(qū)；(4) 利用 page program操作將主機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寫(xiě)到閃存中；(5)利用copy-back program操作將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入指定扇區(qū)。k9k2g08u0a編程器件以頁(yè)為單位編程，它允許在單頁(yè)編程周期中對(duì)部分頁(yè)或一個(gè)甚至延續(xù)的多達(dá)2112個(gè)延續(xù)字節(jié)編程。一個(gè)頁(yè)編程周期由2個(gè)階段組成3：(1)串行數(shù)據(jù)加載階段：數(shù)據(jù)被加載到數(shù)據(jù)寄存器中，以輸入指令80h為標(biāo)記，緊接著是5個(gè)字節(jié)的地址輸入和串行數(shù)據(jù)加載；(2)非易失性的編程階段：指令10h標(biāo)記著該編程階段的開(kāi)頭，將已加載的數(shù)據(jù)寫(xiě)入實(shí)際的存儲(chǔ)單元，編程典型時(shí)光為200s。之后r/ 跳低

10、，進(jìn)入閃存內(nèi)部編程，最后進(jìn)入讀狀態(tài)確認(rèn)操作，指令70h表示讀狀態(tài)指令，i/o0表示讀到的狀態(tài)。頁(yè)編程實(shí)現(xiàn)代碼如下：void pagewrite(void ) /頁(yè)編程checkblock(startpage); /檢測(cè)壞塊列表if(firstp)/ firstp為1，開(kāi)頭對(duì)一頁(yè)舉行寫(xiě)操作，否則為0/片選信號(hào)有效f_ce=0; f_re=1; f_ale=0;f_cle=1;f_we=0;outputcommand(0x80); /輸入指令0x80f_we=1;f_ale=1;/發(fā)送地址開(kāi)頭addrout (addr1); /得到頁(yè)地址，五個(gè)周期addrout (addr2); addrout (addr3); addrout (addr4); addrout (addr5);f_ale=0;firstp =0; writedata(buffblock); /將數(shù)據(jù)寫(xiě)入