基于U盤的單片機(jī)低功耗海量存儲系統(tǒng)
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過去，基于個人計算機(jī)的USB開發(fā)，僅僅是對USB外設(shè)的開發(fā)，USB核心驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序均由Windows等操作系統(tǒng)提供。而實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)的功能，這兩部分驅(qū)動程序都必須設(shè)計。
嵌入式USB主機(jī)的軟件設(shè)計思路[4]
USB主機(jī)協(xié)議描述了USB系統(tǒng)軟件（核心驅(qū)動程序和主控制器驅(qū)動程序）的設(shè)計規(guī)范。根據(jù)該設(shè)計規(guī)范，嵌入式USB主機(jī)的軟件設(shè)計應(yīng)包括以下三部分：USB主機(jī)系統(tǒng)軟件部分，主要實(shí)現(xiàn)對USB外設(shè)的配置，讀取USB外設(shè)的信息，從而判斷該設(shè)備屬于USB的哪一類，并確定下一步選用哪個特定的程序加以支持；USB Mass Storage設(shè)備類協(xié)議軟件部分，實(shí)現(xiàn)USB Mass Storage類所規(guī)定的各種命令；USB用戶軟件部分，實(shí)現(xiàn)用FAT文件系統(tǒng)管理和存儲數(shù)據(jù)。因此，基于U盤的海量存儲模塊中單片機(jī)的固件程序有著如圖1.3所示的積木式的結(jié)構(gòu)。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/173721.htm
單片機(jī)嵌入式USB主機(jī)固件程序
１、SL811HS與AT89C55WD的通信程序設(shè)計
SL811與單片機(jī)AT89C55WD的通信程序設(shè)計可以簡單地認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)了PC的USB主機(jī)的主控制器驅(qū)動程序的部分功能。
①讀數(shù)據(jù)
由于SL811HS的外接總線的地址和數(shù)據(jù)信號是復(fù)用的，通過A0信號來區(qū)分地址和數(shù)據(jù)。因此，AT89C55WD讀取或?qū)懭?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/SL811HS">SL811HS內(nèi)存的時候首先發(fā)送地址，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，由于SL811HS采用了地址自動增址的機(jī)制，因此，如果需要讀取或?qū)懭脒B續(xù)地址內(nèi)的數(shù)據(jù)時，只需要發(fā)送起始地址即可，以后每讀取或?qū)懭胍淮螖?shù)據(jù)，SL811HS會自動將尋址地址加1。根據(jù)SL811HS的讀數(shù)據(jù)時序的要求，讀取數(shù)據(jù)前首先發(fā)送地址，再讀取數(shù)據(jù)，程序如下：
unsigned char SL811Read(unsigned char a)
{
unsigned char nVal;
unsigned char xdata *exAddress;
exAddress = SL811_ADDR_PORT; /*發(fā)送地址 */
SL811_CS=0;
*exAddress=a;
exAddress=SL811_DATA_PORT; /*讀取數(shù)據(jù) */
nVal = *exAddress;
SL811_CS=1;
return nVal;
}
②寫數(shù)據(jù)
與讀數(shù)據(jù)類似，AT89C55WD向SL811HS的內(nèi)存單元寫數(shù)據(jù)時，也必須首先發(fā)送地址，然后發(fā)送要寫入的數(shù)據(jù)。根據(jù)SL811HS的寫數(shù)據(jù)時序，函數(shù)實(shí)現(xiàn)程序如下：
void SL811Write(unsigned char a, unsigned char d)
{
unsigned char xdata *exAddress;
exAddress = SL811_ADDR_PORT; /*發(fā)送地址 */
SL811_CS=0;
*exAddress=a;
exAddress=SL811_DATA_PORT; /*寫入數(shù)據(jù) */
*exAddress = d;
SL811_CS=1;
}
單片機(jī)AT89C55WD與SL811HS通信的實(shí)現(xiàn)，是整個USB體系軟件的根基。在此基礎(chǔ)上即可實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)協(xié)議的系統(tǒng)軟件、Mass Storage類協(xié)議軟件、FAT文件系統(tǒng)軟件。
２、AT89C55WD的初始化
單片機(jī)AT89C55WD的初始化程序安排在主程序main.c中，主要是完成定時器T0、外部中斷INT0、I/O口、串行通訊口以及SL811HS 的初始化，包括工作方式設(shè)定、初值設(shè)置、相關(guān)的數(shù)據(jù)緩沖器清零等，程序較為簡單，此處省略。
３、人機(jī)接口程序
人機(jī)接口程序?qū)碜灾鰿PU模塊的串口命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將處理結(jié)果返回。因?yàn)橹鰿PU模塊需將采集的數(shù)據(jù)值通過存儲模塊存入U盤，所以主CPU模塊的串口命令包括查詢U盤、創(chuàng)建文件、打開文件、寫文件、讀文件等，如同人們在PC機(jī)對U盤的操作。
該段程序首先通過串口處理入口函數(shù)，判別主CPU發(fā)出何種命令，再跳轉(zhuǎn)至功能操作子函數(shù)。U盤的功能操作子函數(shù)依據(jù)USB Mass Storage類的UFI命令，按照微軟的FAT文件規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)文件操作。
由于篇幅關(guān)系其它部分的實(shí)現(xiàn)本文不作具體介紹。
結(jié)語
總之，運(yùn)用單片機(jī)直接控制讀寫U盤，部分地實(shí)現(xiàn)PC上USB主機(jī)的USB核心驅(qū)動程序的功能，是嵌入式系統(tǒng)的軟件和硬件的集合，是一個全新的概念。基于U盤的單片機(jī)低功耗海量存儲系統(tǒng)將使測控系統(tǒng)體積減小，更有利于野外作業(yè)或其它便攜性要求較高的場合，為儀器便攜化發(fā)展開拓了新的思路。
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