(經(jīng)典)基于單片機(jī)的U盤(pán)讀寫(xiě)

1、基于單片機(jī)的U盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸裝置 機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 李朋飛 摘要:隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種嵌入式系統(tǒng)的逐漸應(yīng)用于工作現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制之中。USB總線技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)據(jù)傳輸和采集技術(shù)，變得簡(jiǎn)單，易攜和方便使用?；赨SB總線技術(shù)的USB儲(chǔ)存設(shè)備簡(jiǎn)稱U盤(pán)，它具有支持熱拔熱插，儲(chǔ)存量大，耐用，和輕巧方便的特點(diǎn)?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)的U盤(pán)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(pán)讀寫(xiě)芯片或者模塊來(lái)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集或者傳輸。這樣，便可以把U盤(pán)的大容量存儲(chǔ)，方便易用的功能從PC機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展到單片機(jī)系統(tǒng)中，可以方便在室外進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的采集。例如，可以將單片機(jī)系統(tǒng)中AD

2、轉(zhuǎn)換后采集到的數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存到U盤(pán)之中，以便于利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)行整理或分析。本文主要介紹一種技術(shù)成熟U盤(pán)讀寫(xiě)芯片CH375和以此芯片為核心的U盤(pán)讀寫(xiě)模塊，簡(jiǎn)單介紹了CH375芯片的構(gòu)造和特點(diǎn)，以及U盤(pán)模塊的應(yīng)用特點(diǎn)。再次，介紹了串口版U盤(pán)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。同時(shí)，還簡(jiǎn)單的介紹了，U盤(pán)讀寫(xiě)之中需要注意的幾個(gè)協(xié)議等。最后附錄中的程序提供了一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)以字節(jié)的方式對(duì)U盤(pán)的讀和寫(xiě)的程序。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) U盤(pán) USB2.0 U盤(pán)模塊 串口 通信 RS232接口 CH375 電平引言半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)

3、計(jì)算機(jī)向微型化發(fā)展的革命，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，USB（Universal Serial Bus）存儲(chǔ)設(shè)備的使用已經(jīng)非常普遍，USB 用于將適用USB 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。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)。隨著USB 規(guī)范的完善和成熟，USB 外設(shè)的種類不斷豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，主要是PC 扮演著主機(jī)的角色。根據(jù)USB 的規(guī)范，可以看到在USB 的拓樸結(jié)構(gòu)中居于核心地位的是主機(jī)，每一次的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)發(fā)起和控制。但是隨著單片機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的

4、日益增長(zhǎng)，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(duì)USB外設(shè)控制也變得日益迫切。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。如今的USB 就象當(dāng)日的RS232，最終發(fā)展必是業(yè)界的主流外設(shè)接口技術(shù)。USB 有著其它接口不可替代的優(yōu)勢(shì)。隨著USB 技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)普遍采用U 盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)。如今，USB 技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越普及和成熟，低成本、高穩(wěn)定性、較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和即插即用的方便性，使其備受硬件廠商的青睞。隨著數(shù)據(jù)采集和

5、單片機(jī)用戶對(duì)移動(dòng)存儲(chǔ)的需求越來(lái)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(lái)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(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)的直接讀寫(xiě)是非常有價(jià)值的。研究的意義 USB是近年發(fā)展起來(lái)的一種快速、靈活的總線接口。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。而51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高性價(jià)比被廣應(yīng)用于測(cè)控儀器等自動(dòng)化領(lǐng)域。因此用51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)接口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)USB外設(shè)的控制，對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制等性能都有很大的作用。根據(jù)我們的調(diào)查和了解，我們發(fā)現(xiàn)，隨

6、著Flash Memory非易失存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，基于USB接口的閃存即U盤(pán)現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。從理論上講，以U盤(pán)作為便攜式采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)載體完全能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間采集海量數(shù)據(jù)的要求。但目前所面臨的問(wèn)題是，U盤(pán)主要應(yīng)用于PC機(jī)系統(tǒng)中。以單片機(jī)等微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中，尚缺少與U盤(pán)的直接接口技術(shù)。因此將單片機(jī)技術(shù)與U盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)兩者結(jié)合起來(lái)，利用單片機(jī)直接讀寫(xiě)U盤(pán)，并通過(guò)總線方式與嵌入式系統(tǒng)的其它部分實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的通信。采用單片機(jī)直接控制讀寫(xiě)U盤(pán)，關(guān)鍵在于USB-HOST技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，即單片機(jī)作為USB主機(jī)系統(tǒng)。USB系統(tǒng)包括兩部分：USB主機(jī)和USB外設(shè)，它們組合在一起就構(gòu)成了完整的US

7、B系統(tǒng)。USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中居于核心地位的是Host（也稱為主機(jī)），任何一次USB的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)來(lái)發(fā)起和控制，所有的USB外設(shè)都只能和主機(jī)建立連接，任何兩個(gè)外設(shè)之間或是兩個(gè)主機(jī)之間無(wú)法直接通信。鑒于復(fù)雜的USB協(xié)議，我們覺(jué)得可以采用USB讀寫(xiě)模塊，這樣只要將USB讀寫(xiě)模塊嵌入到用戶單片機(jī)系統(tǒng)中，就可以通過(guò)單片機(jī)的串口與USB讀寫(xiě)模塊之間的通信，進(jìn)而讀寫(xiě)U盤(pán)里面的數(shù)據(jù)，還可以方便的利用U盤(pán)儲(chǔ)存海量的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)等。三 , USB總線接口芯片CH3753.1 概述： CH375 是一個(gè)USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地

8、端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、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。在USB主機(jī)方式下，CH375還提供了串行通訊方式，通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)/DSP/MCU/MPU 等相連接。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(guò)CH375 按照相應(yīng)的USB 協(xié)議與USB 設(shè)備通訊。CH375 還內(nèi)置了處理Mass-Storage 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(xiě)常用的USB 存儲(chǔ)設(shè)備（包括USB 硬盤(pán)/USB閃存盤(pán)/U 盤(pán)）3.2 特點(diǎn) 1）全速US

9、B-HOST 主機(jī)接口，兼容USB V2.0，外圍元器件只需要晶體和電容。 2）全速設(shè)備接口，完全兼容CH372 芯片，支持動(dòng)態(tài)切換主機(jī)與設(shè)備方式。 3）主機(jī)端點(diǎn)輸入和輸出緩沖區(qū)各64 字節(jié)，支持常用的12Mbps 全速USB 設(shè)備。 4）支持USB 設(shè)備的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸。 5）自動(dòng)檢測(cè)USB 設(shè)備的連接和斷開(kāi)，提供設(shè)備連接和斷開(kāi)的事件通知。 6）內(nèi)置控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器，簡(jiǎn)化常用的控制傳輸。 7） 內(nèi)置固件處理海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通訊協(xié)議，支持Bulk-Only傳輸協(xié)議和SCSI、UFI、RBC 或等效命令集的USB 存儲(chǔ)設(shè)備（包括USB 硬盤(pán)/USB 閃存盤(pán)/U 盤(pán)）。 8）通

10、過(guò)U 盤(pán)文件級(jí)子程序庫(kù)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)讀寫(xiě)USB 存儲(chǔ)設(shè)備中的文件。 9）并行接口包含8 位數(shù)據(jù)總線，4 線控制：讀選通、寫(xiě)選通、片選輸入、中斷輸出。 10）串行接口包含串行輸入、串行輸出、中斷輸出，支持通訊波特率動(dòng)態(tài)調(diào)整。 11）支持5V 電源電壓和3.3V 電源電壓，CH375A 芯片還支持低功耗模式。 12）采用SOP-28 封裝，可以提供SOP28 到DIP28 的轉(zhuǎn)換板。 圖1 CH375各引腳說(shuō)明3.3 功能說(shuō)明CH375 芯片可以工作于USB-HOST 主機(jī)方式或者USB 設(shè)備方式。CH375的USB 主機(jī)方式支持并行接口和串行接口。在USB主機(jī)方式下，CH375支持各種常用的USB全

11、速設(shè)備，外部單片機(jī)需要編寫(xiě)固件程序按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB 設(shè)備通訊。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(xiě)固件程序，就可以直接通訊。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。圖2 CH375芯片的電器參數(shù)3.4 CH375工作于串口模式下 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。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#。通過(guò)串行接口，CH375 可以用最少的連線與單片機(jī)、DSP、MCU 進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。CH375芯片的RXD

12、 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。INT#輸出的中斷請(qǐng)求是低電平有效，用于通知單片機(jī)。CH375 的串行數(shù)據(jù)格式是1個(gè)起始位、9個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位，其中前8個(gè)數(shù)據(jù)位是一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，最后1個(gè)數(shù)據(jù)位是命令標(biāo)志位。第9位為0時(shí)，前8位的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入CH375芯片中，第9位為1時(shí)，前8位被作為命令碼寫(xiě)入CH375芯片中。CH375的串行通訊波特率默認(rèn)是9600bps，單片機(jī)可以隨時(shí)通過(guò)SET_BAUDRATE 命令選擇合適的通訊波特率。3.5 其它功能簡(jiǎn)介 在CH375 芯片的復(fù)位期間，TXD引腳用于選擇通訊接口。如果CH375 在復(fù)位期間檢測(cè)到TXD引腳為低電平則啟

13、用并行接口，否則啟用串行接口。如果啟用串行接口，那么復(fù)位完成后TXD引腳將用于串行數(shù)據(jù)輸出，并且CH375 芯片只能工作于USB 主機(jī)方式。 CH375芯片的ACT#引腳用于狀態(tài)指示。在內(nèi)置固件的USB設(shè)備方式下，當(dāng)USB 設(shè)備尚未配置或者取消配置后，該引腳輸出高電平；當(dāng)USB 設(shè)備配置完成后，該引腳輸出低電平。對(duì)于CH375A 芯片，在USB主機(jī)方式下，當(dāng)USB 設(shè)備斷開(kāi)后，該引腳輸出高電平；當(dāng)USB設(shè)備連接后，該引腳輸出低電平。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 芯片的UD+和UD-引腳是USB 信號(hào)線，工作于USB 設(shè)備方式時(shí)

14、，應(yīng)該直接連接到USB總線上；工作于USB 主機(jī)方式時(shí)，可以直接連接到USB設(shè)備。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5之內(nèi)。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。RSTI 引腳用于從外部輸入異步復(fù)位信號(hào)；當(dāng)RSTI 引腳為高電平時(shí)，CH375芯片被復(fù)位；當(dāng)RSTI 引腳恢復(fù)為低電平后，CH375會(huì)繼續(xù)延時(shí)復(fù)位20mS 左右，然后進(jìn)入正常工作狀態(tài)。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 之間跨接一個(gè)容量為0.47uF 左右的電容。RST引腳和RST#引腳是復(fù)位狀態(tài)輸出引腳，分別是高電平有效和低電平有

15、效；當(dāng)CH375電源上電復(fù)位或者被外部強(qiáng)制復(fù)位以及復(fù)位延時(shí)期間，RST 引腳和RST#引腳分別輸出高電平和低電平；CH375復(fù)位完成后，RST 引腳和RST#引腳分別恢復(fù)到低電平和高電平。RST 和RST#引腳可以用于向外部單片機(jī)提供上電復(fù)位信號(hào)。 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)。一般情況下，時(shí)鐘信號(hào)由CH375內(nèi)置的反相器通過(guò)晶體穩(wěn)頻振蕩產(chǎn)生。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

16、芯片支持5V電源電壓或者3.3V 電源電壓。當(dāng)使用5V 工作電壓時(shí)，CH375 芯片的VCC引腳輸入外部5V 電源，并且V3 引腳應(yīng)該外接容量為0.01uF 左右的電源退耦電容。當(dāng)使用3.3V 工作電壓時(shí)，CH375 芯片的V3引腳應(yīng)該與VCC引腳相連接，同時(shí)輸入外部的3.3V 電源，并且與CH375 芯片相連接的其它電路的工作電壓不能超過(guò)3.3V。3.6 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(dòng)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、通用的固件程序等。PLL 倍頻器用于將外部輸入的12MHz 時(shí)鐘倍頻到48MHz，作為US

17、B 接口SIE 時(shí)鐘。 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(dòng)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(cuò)重試、USB 總線狀態(tài)檢測(cè)等。 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于緩沖USB 接口SIE 收發(fā)的數(shù)據(jù)。 被動(dòng)并行接口用于與外部單片機(jī)/DSP/MCU 交換數(shù)據(jù)。 異步串行接口用于代替被動(dòng)并行接口與外部單片機(jī)/DSP/MCU 交換數(shù)據(jù)。 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。 控制傳輸?shù)膮f(xié)議處理器用于自動(dòng)處理常用的控制傳輸?shù)亩鄠€(gè)階段，簡(jiǎn)化外部固件編程

18、。 通用的固件程序包含兩組：一組用于USB 設(shè)備方式，自動(dòng)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(dòng)處理Mass-Storage 海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通訊協(xié)議。 CH375 芯片內(nèi)部具有7 個(gè)物理端點(diǎn)： 端點(diǎn)0 是默認(rèn)端點(diǎn)，支持上傳和下傳，上傳和下傳緩沖區(qū)各是8 個(gè)字節(jié)； 端點(diǎn)1包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)，上傳和下傳緩沖區(qū)各是8個(gè)字節(jié)，上傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號(hào)是81H，下傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號(hào)是01H； 端點(diǎn)2 包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)，上傳和下傳緩沖區(qū)各是64 個(gè)字節(jié)，上傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號(hào)是82H，下傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號(hào)是02H； 主機(jī)端點(diǎn)包括輸出端點(diǎn)和輸入端點(diǎn)，輸出和輸入緩沖區(qū)各是64 個(gè)字節(jié)

19、，主機(jī)端點(diǎn)與端點(diǎn)2合用同一組緩沖區(qū)，主機(jī)端點(diǎn)的輸出緩沖區(qū)就是端點(diǎn)2 的上傳緩沖區(qū)，主機(jī)端點(diǎn)的輸入緩沖區(qū)就是端點(diǎn)2 的下傳緩沖區(qū)。 CH375 的端點(diǎn)0、1、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)。在USB 主機(jī)方式下，CH375 支持各種常用的USB 全速設(shè)備。USB 設(shè)備的端點(diǎn)號(hào)可以是015，兩個(gè)方向最多支持31 個(gè)端點(diǎn)，USB 設(shè)備的包長(zhǎng)度可以是064 字節(jié)。 內(nèi)置固件可以處理Mass-Storage 海量存儲(chǔ)設(shè)備的通訊協(xié)議，要求USB 存儲(chǔ)設(shè)備支持Bulk-Only傳輸協(xié)議，支持SCSI、UFI、RBC或者等效的命令集，并且數(shù)據(jù)端點(diǎn)的最大包長(zhǎng)度是64 字節(jié)，但

20、是默認(rèn)端點(diǎn)0 的最大包長(zhǎng)度可以是8、16、32 或者64 字節(jié)。如果USB 存儲(chǔ)設(shè)備不符合上述要求，則需要外部單片機(jī)通過(guò)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。圖3 CH375芯片內(nèi)部中斷邏輯圖3.7 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(xiě)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(xiě)數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過(guò)8 位并口對(duì)CH375 芯片進(jìn)行讀寫(xiě)，所有操作都是由一個(gè)命令碼、若干個(gè)輸入數(shù)據(jù)和若干個(gè)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(méi)有輸出數(shù)據(jù)。命令操作步驟如下：、在A0=1 時(shí)向命令端

21、口寫(xiě)入命令代碼；、如果該命令具有輸入數(shù)據(jù)，則在A0=0 時(shí)依次寫(xiě)入輸入數(shù)據(jù)，每次一個(gè)字節(jié)；、如果該命令具有輸出數(shù)據(jù)，則在A0=0 時(shí)依次讀取輸出數(shù)據(jù)，每次一個(gè)字節(jié)；、命令完成，可以暫?；蛘咿D(zhuǎn)到繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)命令。 CH375芯片專門用于處理USB 通訊，在檢測(cè)到USB 總線的狀態(tài)變化時(shí)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。單片機(jī)讀寫(xiě)U盤(pán)文件 圖4 單片機(jī)讀寫(xiě)U 盤(pán)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。由于CH375 不僅是一個(gè)通用的USB-HOST 硬件接口芯片，還內(nèi)置了相關(guān)的固

22、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(pán)文件級(jí)子程序庫(kù)實(shí)現(xiàn)。 如果不需要處理文件系統(tǒng)，也就是不處理上圖左邊的最頂層，那么CH375 直接提供了數(shù)據(jù)塊的讀寫(xiě)接口，以512字節(jié)的物理扇區(qū)為基本讀寫(xiě)單位，從而將USB存儲(chǔ)設(shè)備簡(jiǎn)化為一種外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，單片機(jī)可以自由讀寫(xiě)USB 存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)，也可以自由定義其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。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(guò)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。 CH

23、375以C語(yǔ)言子程序庫(kù)提供了USB存儲(chǔ)設(shè)備的文件級(jí)接口，這些應(yīng)用層接口API包含了常用的文件級(jí)操作，可以移植并嵌入到各種常用的單片機(jī)程序中。 CH375 的U 盤(pán)文件級(jí)子程序庫(kù)具有以下特性：支持常用的FAT12、FAT16 和FAT32 文件系統(tǒng)，磁盤(pán)容量可達(dá)100GB 以上，支持多級(jí)子目錄，支持8.3 格式的大寫(xiě)字母和中文文件名，可以支持小寫(xiě)字母或者長(zhǎng)文件名，支持文件打開(kāi)、新建、刪除、讀寫(xiě)以及搜索等。 CH375 的文件級(jí)子程序庫(kù)需要大約600 字節(jié)的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 作為緩沖區(qū)。以普通的MCS-51 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RA

24、M 和512 字節(jié)的外部RAM 作為緩沖區(qū)。 四，串口版U盤(pán)讀寫(xiě)模塊的說(shuō)明 模塊具有兩個(gè)外部接口：P1 是USB 插座，可以直接插入U(xiǎn) 盤(pán)或者通過(guò)USB 延長(zhǎng)線連接U盤(pán)，當(dāng)進(jìn)行程序升級(jí)或者重新配置時(shí)應(yīng)該通過(guò)USB 對(duì)連線連接計(jì)算機(jī)的USB 端口；P2 是16 腳的雙排針或者插座，用于連接單片機(jī)系統(tǒng)。圖5 串口版U盤(pán)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。模塊可以通過(guò)串行輸入SIN、串行輸出SOUT 連接到單片機(jī)的異步串口，除此之外，啟動(dòng)輸入STA#還應(yīng)該連接到單片機(jī)的一個(gè)I/O 引腳，而中斷輸出INT#可以根據(jù)

25、需要決定是否連接到單片機(jī)的中斷引腳。 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(shí)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(guò)CMD_BaudRate 命令設(shè)定更高的波特率。如果在功能配置時(shí)選擇檢查串口超時(shí)，那么在通過(guò)串口輸入命令包時(shí)，模塊會(huì)檢查串口數(shù)據(jù)輸入超時(shí)，如果連續(xù)兩個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)之間的間隔大于串口輸入超時(shí)時(shí)間，則模塊將放棄該命令包。 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

26、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(hào)線及公共地線，單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送兩個(gè)同步碼字節(jié)（57H、ABH）代替原來(lái)向模塊的STA#引腳提供的啟動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與模塊的命令同步。在通過(guò)串口輸入兩個(gè)同步碼字節(jié)時(shí)，模塊會(huì)檢查串口數(shù)據(jù)輸入超時(shí)，如果連續(xù)兩個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)之間的間隔大于串口輸入超時(shí)時(shí)間，則模塊將放棄該同步碼及命令包。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(xiě)器寫(xiě)入U(xiǎn) 盤(pán)的數(shù)據(jù)，數(shù)

27、據(jù)存儲(chǔ)按照FAT32 文件管理方式存儲(chǔ)，其中涉及USB 和UFI 協(xié)議以及FAT32 文件存儲(chǔ)格式。6.1 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)。 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(lái)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)。 典型

28、的批量數(shù)據(jù)包括象使用打印機(jī)或掃描儀時(shí)所出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)，這種批量數(shù)據(jù)是連續(xù)的，通過(guò)在硬件中實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)檢測(cè)功能，并且有選擇地進(jìn)行一定的應(yīng)進(jìn)重試操作，可以在硬件層次上保證數(shù)據(jù)的可靠交換。 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(shí)刻發(fā)起，而且USB 總線以不低于設(shè)備說(shuō)明的速率進(jìn)行傳輸。 同步數(shù)據(jù)在產(chǎn)生、傳送和處理過(guò)程中是連續(xù)的和實(shí)時(shí)的，在穩(wěn)定的同步數(shù)據(jù)發(fā)送和接收速率中包含了相應(yīng)的時(shí)鐘信息，為了保持定時(shí)關(guān)系，同步數(shù)據(jù)必須按照接收的速率進(jìn)行傳輸。6.2 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)。

29、通常所用的U 盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)均屬于海量存儲(chǔ)類。海量存儲(chǔ)類的規(guī)范中包括4 個(gè)獨(dú)立的子規(guī)范，即CBI 傳輸、Bulk-Only 傳輸、ATA 命令塊、UFI 命令規(guī)范。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，Bulk-Only 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。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(pán)，UFI 協(xié)議則針對(duì)USB 移動(dòng)存儲(chǔ)，U盤(pán)讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)遵循Bulk-Only 傳輸協(xié)議和UFI 命令規(guī)范。UFI 命令塊規(guī)范是針對(duì)USB 移

30、動(dòng)存儲(chǔ)而制定的，它總共定義了19 個(gè)12 字節(jié)長(zhǎng)度的操作命令。 Bulk-Only 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(kāi)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(guò)CSW（Command State Wrap）包向主機(jī)返回狀態(tài)信息。 CBW 是主機(jī)通過(guò)Bulk-Out 端點(diǎn)向設(shè)備發(fā)送的命令塊包，在CBW 中使用方向位和數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度域指明期待的傳輸，CBW 必須起始于包邊界，并且必須以31 字節(jié)的短包傳輸結(jié)束，相繼的數(shù)據(jù)包和CSW 包必須開(kāi)始于一個(gè)新的包邊界，所有的CBW 包必須按低字節(jié)在前的次序傳輸。CBW包結(jié)構(gòu)

31、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(shí)。CBW 包標(biāo)記，表明這是一個(gè)CBW 包，這個(gè)域的值為43425355H。2）命令塊標(biāo)記。當(dāng)設(shè)備返回相應(yīng)的CSW 包時(shí)，必須使命令狀態(tài)標(biāo)記域的值與此值相同。3）數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度。指明命令執(zhí)行期間在Bulk 端點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度，如果這個(gè)域的值是0，則在CBW 和CSW 之間設(shè)備和主機(jī)不傳輸任何數(shù)據(jù)，并且設(shè)備將忽略在命令塊標(biāo)旗域中的方向位的值。4）命令塊標(biāo)旗。方向位規(guī)定了Bulk 端點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，其他位預(yù)留。5）邏輯單元號(hào)。指定命令塊被發(fā)送到的邏輯單元號(hào)，如果設(shè)備不支持多個(gè)邏輯單元號(hào)，則主機(jī)將這個(gè)域設(shè)置為0。6）CBWCB 長(zhǎng)度，定

32、義了CBWCB 的有效長(zhǎng)度，合法值為1-16。7）CBWCB。由設(shè)備執(zhí)行的命令，由設(shè)備解釋。CSW 向主機(jī)表明來(lái)自于CBW 包的命令塊的執(zhí)行狀態(tài)。設(shè)備收到CBW 包解析處理后將通過(guò)Bulk-In 端點(diǎn)發(fā)送一個(gè)CSW 包。CSW 開(kāi)始于包邊界，并以13 字節(jié)的短包結(jié)束，結(jié)構(gòu)如圖所示，各域含義如下： 圖11 命令狀態(tài)包結(jié)構(gòu)1）命令狀態(tài)包標(biāo)識(shí)。CSW 包的標(biāo)記，表明這是一個(gè)CSW 包，這個(gè)域的值為53425355H。2）命令狀態(tài)標(biāo)記。次域的值域CBW 包的命令塊標(biāo)記相同。3）數(shù)據(jù)殘余。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(zhǎng)度的差值。4）命令執(zhí)行狀態(tài)，表明命令成功或失敗信息，如果命令執(zhí)行成功，則

33、設(shè)備將設(shè)置此域的值為0，非0 值；則表明失敗或錯(cuò)誤。 UFI 是針對(duì)USB 移動(dòng)存儲(chǔ)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，Bulk-Only 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(guò)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(gè)命令（如從閃存的哪個(gè)地址讀，需要讀取的長(zhǎng)度），設(shè)備將命令的執(zhí)行狀態(tài)封裝成CSW 返回給主機(jī)。 UFI 用于大多數(shù)命令的12 字節(jié)命令塊的描述，結(jié)構(gòu)如圖4 所示，其中各參數(shù)意義如下：1）操作命令代碼。指明所需要執(zhí)行的操作命令；2）邏輯單元號(hào)。指明命令將發(fā)

34、送到哪個(gè)邏輯單元，如果設(shè)備只有一個(gè)邏輯單元，則此域的值為0。3）邏輯塊地址。命令操作的起始地址。4）傳輸長(zhǎng)度，指明請(qǐng)求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常以扇區(qū)作單位，但是有幾個(gè)命令是以字節(jié)作單位的，對(duì)于這些命令，傳輸長(zhǎng)度域可以以不同的名字標(biāo)識(shí)，若此域的值為0，則表面沒(méi)有數(shù)據(jù)需要傳輸。5）參數(shù)列表長(zhǎng)度，用于指定發(fā)送到設(shè)備的字節(jié)數(shù)，這個(gè)域典型的應(yīng)用于發(fā)送到設(shè)備的參數(shù)命令塊（如模式參數(shù)、診斷參數(shù)等），若此域的值為0，則表面沒(méi)有數(shù)據(jù)需要傳輸。6）分配長(zhǎng)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(zhǎng)度，若此值為0，則表明沒(méi)有數(shù)據(jù)需要傳輸。6.3 FAT32 FAT 是Microsoft 較早推出的文件系統(tǒng)，具有高度的兼

35、容性，目前仍然廣泛應(yīng)用于個(gè)人電腦尤其是移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中，F(xiàn)AT 由引導(dǎo)扇區(qū)、FAT1 表、FAT2 表、目錄和文件區(qū)組成（其中FAT2 表是FAT1 表的備份）。磁盤(pán)的管理是以扇區(qū)為單位的，而移動(dòng)存儲(chǔ)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(pán)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。通常情況下，每扇區(qū)512 字節(jié)的原則是不變的，簇的大小一般是2n（n 為整數(shù)）個(gè)扇區(qū)的大小。所以以簇為單位而不以扇區(qū)為單位進(jìn)行磁盤(pán)的分配，是因?yàn)楫?dāng)區(qū)分容量較大時(shí)，采用512 字節(jié)的扇區(qū)管理，會(huì)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。 引導(dǎo)扇區(qū)DBR（DOS

36、Boot Record）通常占用分區(qū)的第0 扇區(qū)，共512 字節(jié)，F(xiàn)AT 表緊隨其后。DBR 的第一部分是一個(gè)x86 跳轉(zhuǎn)指令、廠商標(biāo)志和操作系統(tǒng)版本號(hào)，接下來(lái)的從偏移0 x0B 開(kāi)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。最后是引導(dǎo)程序代碼以及扇區(qū)結(jié)束標(biāo)志。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。7.4 軟件系統(tǒng)模塊 USB 讀寫(xiě)器軟件由主模塊、USB 模塊、BULK 模塊、FAT 模塊和中斷處理模塊組成。各模塊之間相互協(xié)調(diào)調(diào)用，共同完成對(duì)U 盤(pán)文件的讀寫(xiě)創(chuàng)建。 USB 模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)US

37、B 設(shè)備的移入/移出，對(duì)插入的設(shè)備進(jìn)行枚舉，分配設(shè)備地址端點(diǎn)號(hào)，配置設(shè)備接口端點(diǎn)描述符，建立BULK_ONLY 輸入/輸出通道，BULK 模塊則在已建立的BULK_ONLY 輸入/輸出通道發(fā)送CBW 數(shù)據(jù)包，并接收CSW 數(shù)據(jù)包，通過(guò)CBW 中嵌入的CBWCB 信息確定對(duì)U 盤(pán)讀/寫(xiě)操作的扇區(qū)位置和大小，F(xiàn)AT 模塊主要完成簇和扇區(qū)間的索引定位，即在U 盤(pán)內(nèi)尋址，利用BPB 中的參數(shù)計(jì)算給定扇區(qū)的所在簇以及進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待外部中斷喚醒。 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(gè)軟件系統(tǒng)的核心部分。中斷模塊接收到串口或并口數(shù)據(jù)后，根據(jù)內(nèi)部命令字要求進(jìn)行解析。 串口或

38、并口數(shù)據(jù)接收流程如圖所示。 圖12 UFI結(jié)構(gòu) 圖13 命令與數(shù)據(jù)字結(jié)構(gòu)七，總結(jié) 此次科研立項(xiàng)是我們從大學(xué)生活重要的一步。從最初的選題，開(kāi)題到查資料、設(shè)計(jì)電路，編寫(xiě)程序直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改電路和程序，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了單片機(jī)讀寫(xiě)U 盤(pán)的用途及工作原理，熟悉了單片機(jī)讀寫(xiě)U 盤(pán)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。此次科研立項(xiàng)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是我為未來(lái)的單片機(jī)和嵌入式開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的的一次熱身。 通過(guò)這次科研立項(xiàng)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分

39、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。同時(shí)，仍有很多課題需要后來(lái)人去努力去完善。 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。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)集成芯片的不了解等等。這次科研立項(xiàng)是對(duì)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(shí)還很淺薄，雖然大學(xué)生活已經(jīng)過(guò)了一大半，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，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(shí)和動(dòng)手能力，同時(shí)也要提高自己各方面的綜合素質(zhì)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。參考文獻(xiàn)：【1】基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 沈紅衛(wèi)著，電子工業(yè)出版社【2】單片

40、機(jī)技術(shù)應(yīng)用朱運(yùn)利著，機(jī)械工業(yè)出版社【3】MCS-51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用指南孫永浩著 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社【4】EZ-USB FX2單片機(jī)原理，編程及應(yīng)用錢峰著，北京航空航天大學(xué)出版社【5】CH375中文技術(shù)手冊(cè)【6】串口版U盤(pán)讀寫(xiě)模塊中文技術(shù)手冊(cè)附錄：以下程序可以演示單片機(jī)以字節(jié)的方式讀寫(xiě)U盤(pán)，該程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：打開(kāi)U盤(pán)中的一個(gè)文件EXAMBYTE.TXT，再新建一個(gè)文件NEWFILE.TXT，在NEWFILE.TXT文件中寫(xiě)入“Note:這個(gè)程序是以字節(jié)為單位進(jìn)行U盤(pán)文件讀寫(xiě)的示例程序,首先從原文件中讀出前20個(gè)字符,然后寫(xiě)到本說(shuō)明的后面：”然后從文件EXAMBYTE.TXT中讀取前20字

41、節(jié)的數(shù)據(jù)，寫(xiě)入文件NEWFILE.TXT中。即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)以字節(jié)對(duì)U盤(pán)讀和寫(xiě)的功能。#include #include #include #include #define MAX_PATH_LEN32#include unsigned charTempLength;unsigned char idataTempBuffer20;CMD_PARAMidatamCmdParam;sbitLED_OUT=P04;sbit p2_0=P20;voidmDelaymS( unsigned char delay )unsigned chari, j, c;for ( i = delay; i != 0;

42、i - ) for ( j = 200; j != 0; j - ) c += 3; for ( j = 200; j != 0; j - ) c += 3; voidmSendByte( unsigned char c )/* 發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)給CH375模塊 */TI = 0;SBUF = c;while ( TI = 0 );unsigned charmRecvByte( )/* 從CH375模塊接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) */unsigned charc; while ( RI = 0 );c = SBUF; RI = 0;return( c );unsigned charExecCommand

43、( unsigned char cmd, unsigned char len )/* 命令函數(shù) */unsigned chari, j, status; mSendByte( SER_SYNC_CODE1 ); mSendByte( SER_SYNC_CODE2 ); mSendByte( cmd ); mSendByte( len ); RI = 0; if ( len ) for ( i = 0; i != len; i + ) mSendByte( mCmdParam.Other.mBuffer i ); while ( 1 ) status = mRecvByte(); if ( st

44、atus = ERR_SUCCESS ) i = mRecvByte( ); LED_OUT = 0; if ( i ) j = 0; do mCmdParam.Other.mBuffer j = mRecvByte( ); j +; while ( - i ); break; else if ( status = USB_INT_DISK_READ | status = USB_INT_DISK_WRITE | status = USB_INT_DISK_RETRY ) break; else if ( status = ERR_DISK_DISCON | status = ERR_USB_

45、CONNECT ) mDelaymS( 100 ); break; return( status );voidmStopIfError( unsigned char iError )/*錯(cuò)誤檢測(cè)函數(shù)*/ unsigned charled; if ( iError = ERR_SUCCESS ) return; led=0; while ( 1 ) LED_OUT = led&1; /* LED閃爍 */mDelaymS( 100 );led=1;main( ) unsigned chari; unsigned shortcount;unsigned char*pStr; mDelaymS( 5

46、00 );p2_0=0;LED_OUT = 0; mDelaymS( 100 ); mDelaymS( 100 );LED_OUT = 1; SCON = 0 x50;PCON = 0 x80;TMOD = 0 x20;TH1 = 0 xE8;/* 22.1184MHz晶振, 4800bps */TR1 = 1;while ( 1 ) /* 程序中使用查詢方式查詢模塊狀態(tài)，和向模塊發(fā)送同步碼啟動(dòng)操作，然后發(fā)送相關(guān)的命令 */ while ( 1 ) i = ExecCommand( CMD_QueryStatus, 0 ); mStopIfError( i ); if ( mCmdParam.

47、Status.mDiskStatus = DISK_CONNECT ) break; mDelaymS( 100 ); mDelaymS( 500 ); LED_OUT = 0;for ( i = 0; i 5; i + ) mDelaymS( 100 );if ( ExecCommand( CMD_DiskReady, 0 ) = ERR_SUCCESS ) break;/* 讀取原文件 */ strcpy( mCmdParam.Open.mPathName, EXAMBYTE.TXT ); i = ExecCommand( CMD_FileOpen, MAX_PATH_LEN ); Tem

48、pLength = 0; if ( i = ERR_MISS_DIR | i = ERR_MISS_FILE ) /* 找不到文件或者出錯(cuò) */ else mStopIfError( i ); mCmdParam.ByteRead.mByteCount = 20; i = ExecCommand( CMD_ByteRead, 1 ); mStopIfError( i ); TempLength = mCmdParam.ByteRead.mByteCount; memcpy( TempBuffer, mCmdParam.ByteRead.mByteBuffer, TempLength ); mC

49、mdParam.Close.mUpdateLen = 0;i = ExecCommand( CMD_FileClose, 1 ); mStopIfError( i ); /* 產(chǎn)生新文件 */ strcpy( mCmdParam.Create.mPathName, NEWFILE.TXT ); i = ExecCommand( CMD_FileCreate, MAX_PATH_LEN ); mStopIfError( i ); pStr = Note:這個(gè)程序是以字節(jié)為單位進(jìn)行U盤(pán)文件讀寫(xiě)的示例程序,首先從原文件中讀出前20個(gè)字符,然后寫(xiě)到本說(shuō)明的后面：; count = strlen( pS

50、tr ); while ( count ) if ( count sizeof( mCmdParam.ByteWrite.mByteBuffer ) ) i = count; else i = sizeof( mCmdParam.ByteWrite.mByteBuffer ); /* 數(shù)據(jù)較多,分多次寫(xiě)入 */ count -= i; memcpy( mCmdParam.ByteWrite.mByteBuffer, pStr, i ); pStr += i; mCmdParam.ByteWrite.mByteCount = i; i = ExecCommand( CMD_ByteWrite,

51、1+i );/* 以字節(jié)為單位向文件寫(xiě)入數(shù)據(jù) */ mStopIfError( i ); memcpy( mCmdParam.ByteWrite.mByteBuffer, TempBuffer, TempLength ); mCmdParam.ByteWrite.mByteCount = TempLength; /* 將原文件中的20個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)添加到新文件的末尾 */ i = ExecCommand( CMD_ByteWrite, 1+TempLength ); mStopIfError( i ); mCmdParam.Close.mUpdateLen = 1; i = ExecComman

52、d( CMD_FileClose, 1 ); /* 關(guān)閉文件*/ mStopIfError( i ); p2_0=1; LED_OUT = 1; /* LED滅 */* 等待U盤(pán)斷開(kāi) */ while ( 1 ) i = ExecCommand( CMD_QueryStatus, 0 ); mStopIfError( i );if ( mCmdParam.Status.mDiskStatus = DISK_DISCONNECT ) break; mDelaymS( 100 ); 基于單片機(jī)的U盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸裝置 機(jī)電工程學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 李朋飛 摘要:隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種嵌入式系統(tǒng)的逐

53、漸應(yīng)用于工作現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制之中。USB總線技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)據(jù)傳輸和采集技術(shù)，變得簡(jiǎn)單，易攜和方便使用?；赨SB總線技術(shù)的USB儲(chǔ)存設(shè)備簡(jiǎn)稱U盤(pán)，它具有支持熱拔熱插，儲(chǔ)存量大，耐用，和輕巧方便的特點(diǎn)?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)的U盤(pán)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(pán)讀寫(xiě)芯片或者模塊來(lái)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集或者傳輸。這樣，便可以把U盤(pán)的大容量存儲(chǔ)，方便易用的功能從PC機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展到單片機(jī)系統(tǒng)中，可以方便在室外進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的采集。例如，可以將單片機(jī)系統(tǒng)中AD轉(zhuǎn)換后采集到的數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存到U盤(pán)之中，以便于利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)經(jīng)行整理或分析。本文主要介紹一種技術(shù)成熟U盤(pán)讀寫(xiě)芯片CH3

54、75和以此芯片為核心的U盤(pán)讀寫(xiě)模塊，簡(jiǎn)單介紹了CH375芯片的構(gòu)造和特點(diǎn)，以及U盤(pán)模塊的應(yīng)用特點(diǎn)。再次，介紹了串口版U盤(pán)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。同時(shí)，還簡(jiǎn)單的介紹了，U盤(pán)讀寫(xiě)之中需要注意的幾個(gè)協(xié)議等。最后附錄中的程序提供了一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)以字節(jié)的方式對(duì)U盤(pán)的讀和寫(xiě)的程序。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) U盤(pán) USB2.0 U盤(pán)模塊 串口 通信 RS232接口 CH375 電平引言半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)計(jì)算機(jī)向微型化發(fā)展的革命，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，USB（Universal Serial Bus）存儲(chǔ)設(shè)備的

55、使用已經(jīng)非常普遍，USB 用于將適用USB 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。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)。隨著USB 規(guī)范的完善和成熟，USB 外設(shè)的種類不斷豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，主要是PC 扮演著主機(jī)的角色。根據(jù)USB 的規(guī)范，可以看到在USB 的拓樸結(jié)構(gòu)中居于核心地位的是主機(jī)，每一次的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)發(fā)起和控制。但是隨著單片機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的日益增長(zhǎng)，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(duì)USB外設(shè)控制也變得日益迫切。因此在一些需要轉(zhuǎn)存

56、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。如今的USB 就象當(dāng)日的RS232，最終發(fā)展必是業(yè)界的主流外設(shè)接口技術(shù)。USB 有著其它接口不可替代的優(yōu)勢(shì)。隨著USB 技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)普遍采用U 盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)。如今，USB 技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越普及和成熟，低成本、高穩(wěn)定性、較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和即插即用的方便性，使其備受硬件廠商的青睞。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(lái)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(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和交換，所

57、以在單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)的直接讀寫(xiě)是非常有價(jià)值的。研究的意義 USB是近年發(fā)展起來(lái)的一種快速、靈活的總線接口。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。而51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)、高性價(jià)比被廣應(yīng)用于測(cè)控儀器等自動(dòng)化領(lǐng)域。因此用51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)接口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)USB外設(shè)的控制，對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備控制等性能都有很大的作用。根據(jù)我們的調(diào)查和了解，我們發(fā)現(xiàn)，隨著Flash Memory非易失存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，基于USB接口的閃存即U盤(pán)現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用。從理論上講，以U盤(pán)作為便

58、攜式采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)載體完全能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間采集海量數(shù)據(jù)的要求。但目前所面臨的問(wèn)題是，U盤(pán)主要應(yīng)用于PC機(jī)系統(tǒng)中。以單片機(jī)等微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中，尚缺少與U盤(pán)的直接接口技術(shù)。因此將單片機(jī)技術(shù)與U盤(pán)存儲(chǔ)技術(shù)兩者結(jié)合起來(lái)，利用單片機(jī)直接讀寫(xiě)U盤(pán)，并通過(guò)總線方式與嵌入式系統(tǒng)的其它部分實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的通信。采用單片機(jī)直接控制讀寫(xiě)U盤(pán)，關(guān)鍵在于USB-HOST技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，即單片機(jī)作為USB主機(jī)系統(tǒng)。USB系統(tǒng)包括兩部分：USB主機(jī)和USB外設(shè)，它們組合在一起就構(gòu)成了完整的USB系統(tǒng)。USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中居于核心地位的是Host（也稱為主機(jī)），任何一次USB的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)來(lái)發(fā)起和控制，

59、所有的USB外設(shè)都只能和主機(jī)建立連接，任何兩個(gè)外設(shè)之間或是兩個(gè)主機(jī)之間無(wú)法直接通信。鑒于復(fù)雜的USB協(xié)議，我們覺(jué)得可以采用USB讀寫(xiě)模塊，這樣只要將USB讀寫(xiě)模塊嵌入到用戶單片機(jī)系統(tǒng)中，就可以通過(guò)單片機(jī)的串口與USB讀寫(xiě)模塊之間的通信，進(jìn)而讀寫(xiě)U盤(pán)里面的數(shù)據(jù)，還可以方便的利用U盤(pán)儲(chǔ)存海量的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)等。三 , USB總線接口芯片CH3753.1 概述： CH375 是一個(gè)USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、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

60、器的系統(tǒng)總線上。在USB主機(jī)方式下，CH375還提供了串行通訊方式，通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)/DSP/MCU/MPU 等相連接。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(guò)CH375 按照相應(yīng)的USB 協(xié)議與USB 設(shè)備通訊。CH375 還內(nèi)置了處理Mass-Storage 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(xiě)常用的USB 存儲(chǔ)設(shè)備（包括USB 硬盤(pán)/USB閃存盤(pán)/U 盤(pán)）3.2 特點(diǎn) 1）全速USB-HOST 主機(jī)接口，兼容USB V2.0，外圍元器件只需要晶體和電容。 2）全速設(shè)備接口，完全兼容CH372 芯