基于嵌入式的USB讀寫(xiě)器接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　隨著USB技術(shù)和閃存技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的速度和容量日新月異，但在工業(yè)控制的上位機(jī)和下位機(jī)之間，數(shù)據(jù)傳輸依然采用傳統(tǒng)的串并口技術(shù)，特別對(duì)一些前端的便攜式采集系統(tǒng)，需要采集后臨時(shí)存儲(chǔ)，再拿回來(lái)傳給作為上位機(jī)的PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給人們帶來(lái)很多不變，為此，本文提出了一種方法--利用U盤(pán)的便捷特性開(kāi)發(fā)一種基于嵌入式的USB讀寫(xiě)器，方便地將采集數(shù)據(jù)以文件方式寫(xiě)入U(xiǎn)盤(pán)，PC機(jī)不需要任何特殊驅(qū)動(dòng)便可以完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理回放。利用本方法可以徹底解決下位機(jī)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸難的問(wèn)題。
　　1 硬件設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)采用TI公司的MSP430F149作為MCU，Cypress公司的SL811HS作為USB設(shè)備控制器，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)滿足低功耗要求。
　　1.1 MSP430
　　TI公司的MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號(hào)控制器，針對(duì)不同的應(yīng)用而由各種不同的模塊組成，這些微控制器可用電池工作，且使用的時(shí)間很長(zhǎng)，MSP430單片機(jī)具有16位RISC結(jié)構(gòu)，CPU中的16個(gè)寄存器和常數(shù)發(fā)生器使其能達(dá)到最高的代碼效率，靈活的時(shí)鐘源可以使器件的功率消耗最低，數(shù)字控制的振蕩器（DCO）可使器件從低功耗模式迅速喚醒，在短于6μs的時(shí)間內(nèi)激活到活躍的工作方式，非常的內(nèi)/外設(shè)和I/O端口資源，端口P1和P2支持中斷喚醒。
　　1.2 SL811HS
　　Cypress公司的SL811HS是一款超低功耗的USB主/從設(shè)備控制器，主設(shè)備或從設(shè)備模式由軟件控制，USB主/從設(shè)備控制器支持全高速和低速數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)部256字節(jié)的SRAM緩存，訪問(wèn)時(shí)地址自動(dòng)加1，可大大縮短讀寫(xiě)指令周期，具有標(biāo)準(zhǔn)的8位雙向微處理器總線接口，其中從設(shè)備模式下支持DMA。
　　1.3 硬件系統(tǒng)框圖
　　USB讀寫(xiě)器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要由MSP430F149和SL811HS構(gòu)成，MSP430支持串口輸入和14位的并口輸入，P2.7用作中斷喚醒位，P2.6用作標(biāo)準(zhǔn)位區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和命令，通過(guò)P4口向SL811發(fā)送控制信號(hào)，P6用作普通的雙向總線接口與SL811進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，P1.1支持中斷喚醒接收SL811的中斷請(qǐng)求。
　　
　　2 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)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。
　　2.1 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)。