基于嵌入式系统的U盘的开发与设计

嵌入式系统课程设计一、设计题目二、设计要求与目的三、系统硬件设计、系统软件设计四、系统仿真与调试五、心得体会基于嵌入式系统U盘开发的设计引言USBPCUUSBUPC一、设计题目基于嵌入式系统u盘开发的设计二、设计要求与目的UUU无线数据卡上，或者手机上，以实现数据存储的功能。三、系统硬件设计、系统软件设计项目开发调试过程在进行USB开发过程中，比较难的是对设备端的程序（）USB协议有严格的时间要求，这就使得程序必须在有效时间内对某些请求或状态进行处理，否则，USBLED1，LED2显示输出的一些信息来辅助调试，定位问题所在。比如，在某个函数中加入LED1，LED2显示语句，程序运行时看有否相应的LED1，LED2显示输出，借此来判断此函数是否得到了执行。调试工作基本分二步进行：首先对外部设备（单片机部分）PC调试软件(从网上下载BusHound)将设备端的USB协议(主要有描述符请求、端口配置、地址设置以及基本数据交换）调通。然后，用调试好的USB设备接口来嵌入文件系统功能。1、硬件电路下图分别为PDIUSBD12的引脚定义，其中，下列几个方面在制作电路板时应该注意。GND（3.3V或5V如果芯片工作在3.3VVout3.3与VDD都接3.3V5V，则这时Vout3.3会输出3.3V的电压，用于提供给D＋3.3VUUSB接供的是5V电压，此应该按后一种接法接。即GND接USB接口中的GND，VDD接USB接口中的VDD，D＋D－分别接USB接口中的对应位。XTAL1和XTAL2按传统接法。PDIUSBD12与MCUAT-89C55WD的连接方法见下表PDIUSBD12PDIUSBD12引脚MCUAT-89C55WD引脚DATA<0>~DATA<7>P0.0~P0.7(AD0~AD7)ALEALE/PROGCS_NP1.6RESET_NP1.7INT_NP3.2（INT0）SUSPENDP3.3WR_NP3.6(WR)RD_NP3.7(RD)A0接GNDDMARQDMACK_NEOT_NGL_NCLKOUT引脚悬空，可作为扩充功能使用。MCUAT-89C55WDP1.2和P1.3接2个低电平有效显示灯LED1和LED2。基本程序结构USB设备端的固件分以下几个层次：固件模块固件模块功能Main.c进行各种初始化操作、寄存器设置、中断设置intr.c中断服务程序，负责将不同类型的中断转向不同的地方usb_op.cD12硬件抽象层,所有的上层模块都必须通过此模块与USB芯片打交道usb_prtcl.c描述符，接口描述符，端口描述符都由此模块来执行提供endpoint2_bulk_only.C所有massStorage协议CBW,CSW,DATA的处理及FLASH的读写都由此模块来处理USB芯片正常工作，可以实现软连接，此时PC机上会出现“未知设备类型”的USB；2、向主机提供普通USB设备提供描述符，提供正确的VID和PID后，PC能够识别设备，但要求提供设备的驱动程序；3、安装驱动程序后，使用周立功单片机公司提供的UsbDebug.exe简单调试端点1和2，确保其均可传输数据，验证硬件及固件的正确性；4、按MassStorage不得Bulk－Only，PCMassStorageDevice；5、响应了Bulk－OnlyInquiry6、提供了其他所有的UFI命令（SCSI子集），开始读取磁盘0扇区（BPB区）的内容按照FAT12的格式7、在AT-89C55WDEEPROM软盘中放一个可执行的文件，可以正常运行这个可执行文件；8、创建文件，向设备发出Write检查USB器件工作与否确定USB芯片是否已经正常工作，是所有调试的基础，得到电路板之后，这是一个首先要解决的问题。判断USB芯片是否已经工作，可以使用SoftConnect，则在主程序中进行软连接后，如果PC机上出现未知设备，则说明USB进行软连接正常，也说明芯片已经工作了。另外就是使用BusHound，观察USB总线上的数据，从而判断主机与设备之间的通信已经进行到哪一步了。在主程序中，对USB初始化过程为：①初始化MCU的各种端口；②进行中断初始化，设置中断服务程序入口地址，将MCU的中断方式设置为低电平触发，因为D12只要进入中断后INT_N就一直为低。③断开SoftConnect，延时1秒后再次连接④进入主程序循环，等待中断的到来⑤由中断服务程序处理所有与USB有关的操作。提供描述符USB设备的调试过程其实就是根据主机的请求，不断地向主机提供各种信息的过程。因此，了解主机按照什么样的顺序向设备发出请求，即Windows对USB设备的枚举顺序是非常有必要的：GetDeviceDescriptor。主机主要对Length域感兴趣，发送内容一定要正确，特别是第2字节type一定为0x01，即Device；否则，主机将不响应，或这时由于主机对Device的描述符将有多长实际上都不知道，所以这个步骤只是试探性的，目的是得到真正长度，第三步中才正而巴经地读取DeviceDescriptor。2、硬件设计TIMSP430F149SL811HSUSB器，充分发挥各自优势满足低功耗要求。MSP430TIMSP430由各种不同的MSP430单片机具有RISC，CPU16钟源可以使器件的功率消耗最低，数字控制的振荡器（DCO）可使器件从低功耗模式迅速6μs/I/OP1P2SL811HSCypressSL811HSUSB/式由软件控制，USB/256SRAM1，8DMA。硬件系统框图串口串口UART并口P5.0~P5.7P2.0~P2.7MSP430F149P6.0~P6.7P4.0~P4.5P1.1数据总线控制总线D0~D7读/写片选复位SL811HSINTRU盘接口1USBUSB1MSP430F149SL811HS14P2.7P2.6P4SL811SL811SL8113、软件设计PCUFAT32USBUFIFAT32USBUS（通用串行总线）USB（device）连接到主机（host现二者之间数据传输的外部总线结构，是一种快速、灵活的总线接口，USB控制control、批量（bulk、中断（interrupt）和同步（synchronous）4它最大的特点是易于使用，即插即用，主要是用在中速和低速的外设。USB来选择使用控制传输，这种数据传输不会丢失数据。典型的批量数据包括象使用打印机或扫描仪时所出现的大数据量的数据，这种批量数据是连续的，通过在硬件中实现差错检测功能，并且有选择地进行一定的应进重试操作，可以在硬件层次上保证数据的可靠交换。USBUSB同步数据在产生、传送和处理过程中是连续的和实时的，在稳定的同步数据发送和接收速率中包含了相应的时钟信息，为了保持定时关系，同步数据必须按照接收的速率进行传输。BULK_ONLYUFIUSB5U4CBIBulk-OnlyATAUFI/命令/USBBulk-OnlyBulk/命令Control/bulk/interrupt/命令/状态USB移动存储，UBulk-OnlyUFIUFIUSB1912Bulk-OnlyCBW（CommandBlockWarp）包，并以建立相应的数据传输开始的，设备接收到CBW包，检查并解释它，试图满足主机的要求，并通过（CommandStateWrap）包向主机返回状态信息。CBWBulk-OutCBW输长度域指明期待的传输，CBW31CSWCBW节在前的次序传输。CBW包结构如图2所示，各域含义如下：0～3命令块包标识4～78～11命令块标记数据传输长度12命令块标旗13预留逻辑单元号14预留CBWCB长度15～30CBWCB76543276543210字节位命令块包标识。CBWCBW43425355H。CSW数据传输长度。指明命令执行期间在Bulk0，CBWCSW中的方向位的值。Bulk0。CBWCBCBWCB1-16。CBWCB。由设备执行的命令，由设备解释。CSWCBWCBWBulk-InCSW7676543210字节位0～34～7命令状态包标识命令状态标记8～1112数据残余命令执行状态3命令状态包结构命令状态包标识。CSWCSW53425355H。CBWCBW00UFIUSB使用的命令块、数据和状态信息，Bulk-OnlyUFICBWCBWCB，CBWCB令（如读命令，如何完成这个命令（如从闪存的哪个地址读，需要读取的长度CSWUFI用于大多数命令的12字节命令块的描述，结构如图4所示，其中各参数意义如下：操作命令代码。指明所需要执行的操作命令；0。逻辑块地址。命令操作的起始地址。0，没有数据需要传输。数命令块（如模式参数、诊断参数等0，则表面没有数据需要传输。分配长度，指明主机已经分配的用于返回数据的最大字节长度，若此值为0，有数据需要传输。776543210字节位0操作命令代码1逻辑单元号预留2～5逻辑块地址6预留7～8传输长度或参数列表长度或分配长度9～11预留4UFIFAT32FATMicrosoftFAT1FAT2（其FAT2FAT1。磁盘的管理是以扇区为单位的，而移动存储设备则是以块为单位的，FAT，FAT512512FATDBR（DOSBootRecord）0512，FAT随其后。DBRx86偏移0x0BBPB最后是引导程序代码以及扇区结束标志。BPB软件系统模块USBUSBBULKFATUUSBUSB/移出，对插入的设备进行枚举，分配设备地址端点BULK_ONLY/输出通道，BULK/CBWCSWCBWCBWCBU/写操作的扇区位置和大小，FATUBPB151415141312111009080706050403020100位命令字11命令值命令参数字节数或数据长度数据字10预留12125命令和数据字结构开始根据中断接口类型屏蔽另外一个接口，直到系统复位读一个字命令字？N

Y据流方向处理命令参数或数据缓存N需要访问U盘？Y检测U