《嵌入式系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)基于嵌入式系統(tǒng)的U盤的開發(fā)與設(shè)計(jì)

《《嵌入式系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)基于嵌入式系統(tǒng)的U盤的開發(fā)與設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《嵌入式系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)基于嵌入式系統(tǒng)的U盤的開發(fā)與設(shè)計(jì)（14頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、計(jì)算機(jī)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué)號(hào) 2014-2015學(xué)年 第二學(xué)期 1208320131 《嵌入式系統(tǒng)》 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目： 基于嵌入式系統(tǒng)的U盤的開發(fā)與設(shè)計(jì) 專業(yè)： 計(jì)算機(jī)與技術(shù) 班級(jí)： 11(1)班 姓名： 指導(dǎo)教師： 成績(jī)： 計(jì)算機(jī)學(xué)院 2015年5月7日 目錄 1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 12 1.1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 12 1.2. 設(shè)計(jì)要求 12 2. 概要設(shè)計(jì) 12 2.1. 硬件電路 12 2.2. 基本程序結(jié)構(gòu) 14 3. 硬件設(shè)計(jì) 16 3.1. M

2、SP430 16 3.2. SL811HS 16 4. 軟件設(shè)計(jì) 17 4.1. USB協(xié)議 17 4.2. BULK_ONLY和UFI協(xié)議 18 4.3. FAT32 21 4.4. 軟件系統(tǒng)模塊 21 5. 心得體會(huì) 23 1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1.1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 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，給人們帶來很多不變，為此，本

3、文提出了一種方法--利用U盤的便捷特性開發(fā)一種基于嵌入式的USB讀寫器，方便地將采集數(shù)據(jù)以文件方式寫入U(xiǎn)盤，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)傳輸難的問題。 1.2. 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)U盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式系統(tǒng)U盤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以將U盤集成到無線數(shù)據(jù)卡上，或者手機(jī)上，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。 在進(jìn)行USB 開發(fā)過程中，比較難的是對(duì)設(shè)備端的程序（稱為固件，F(xiàn)irmware ）進(jìn)行調(diào)試。由于USB 協(xié)議有嚴(yán)格的時(shí)間要求，這就使得程序必須在有效時(shí)間內(nèi)對(duì)某些請(qǐng)求或狀態(tài)進(jìn)行處理，否則，USB 將無法正常工作。因此，在調(diào)試過程中

4、，較多借助LED1，LED2顯示輸出的一些信息來輔助調(diào)試，定位問題所在。比如，在某個(gè)函數(shù)中加入LED1，LED2顯示語句，程序運(yùn)行時(shí)看有否相應(yīng)的LED1，LED2顯示輸出，借此來判斷此函數(shù)是否得到了執(zhí)行。調(diào)試工作基本分二步進(jìn)行：首先對(duì)外部設(shè)備（單片機(jī)部分）借助PC 調(diào)試軟件(從網(wǎng)上下載Bus Hound)將設(shè)備端的USB 協(xié)議(主要有描述符請(qǐng)求、端口配置、地址設(shè)置以及基本數(shù)據(jù)交換）調(diào)通。然后，用調(diào)試好的USB 設(shè)備接口來嵌入文件系統(tǒng)功能。 2. 概要設(shè)計(jì) 2.1. 硬件電路 下圖分別為PDIUSBD12的引腳定義，其中，下列幾個(gè)方面在制作電路板時(shí)應(yīng)該注意。 圖1

5、a）GND 接地，VDD 接正（3.3V 或5V ），如果芯片工作在3.3V ，則Vout3.3 與VDD 都接3.3V ；如果芯片工作在5V ，則這時(shí)Vout3.3 會(huì)輸出3.3V 的電壓，用于提供給D ＋作參考電壓，因?yàn)榇藚⒖茧妷罕仨殲?.3V 。對(duì)于U 盤來說，由于USB 接供的是5V 電壓，因此應(yīng)該按后一種接法接。即GND 接USB 接口中的GND ，VDD 接USB 接口中的VDD ，D ＋D－分別接USB 接口中的對(duì)應(yīng)位。 b）XTAL1 和XTAL2 按傳統(tǒng)接法。 c）PDIUSBD12與MCU AT-89C55WD的連接方法見下表 PDIUSBD12引腳 MCU AT-

6、89C55WD引腳 DATA<0>~ DATA<7> P0.0~P0.7(AD0~AD7) ALE ALE/PROG CS_N P1.6 RESET_N P1.7 INT_N P3.2（INT0） SUSPEND P3.3 WR_N P3.6(WR) RD_N P3.7(RD) A0 接GND d）DMARQ DMACK_N EOT_N GL_N CLKOUT引腳懸空，可作為擴(kuò)充功能使用。 e）MCU AT-89C55WD P1.2和P1.3接2個(gè)低電平有效顯示燈LED1和LED2。 2.2. 基本程序結(jié)構(gòu) a）USB 設(shè)備端的固件分以下幾個(gè)

7、層次： 固件模塊 功能 Main.c 進(jìn)行各種初始化操作、寄存器設(shè)置、中斷設(shè)置 intr.c 中斷服務(wù)程序，負(fù)責(zé)將不同類型的中斷轉(zhuǎn)向不同的地方 usb_op.c D12硬件抽象層,所有的上層模塊都必須通過此模塊與USB芯片打交道 usb_prtcl.c 設(shè)備枚舉需要的設(shè)備描述符，配置描述符，接口描述符，端口描述符都由此模塊來執(zhí)行提供 endpoint2_bulk_only.C 所有mass Storage 協(xié)議CBW,CSW,DATA的處理及FLASH的讀寫都由此模塊來處理 b）在調(diào)試的時(shí)候，從現(xiàn)象上來看，分成以下幾個(gè)階段性的步驟：1、USB 芯片正常工作，可以實(shí)現(xiàn)軟

8、連接，此時(shí)PC 機(jī)上會(huì)出現(xiàn)“未知設(shè)備類型”的USB 設(shè)備；2、向主機(jī)提供普通USB 設(shè)備提供描述符，提供正確的VID 和PID 后，PC 能夠識(shí)別設(shè)備，但要求提供設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序；3、安裝驅(qū)動(dòng)程序后，使用周立功單片機(jī)公司提供的UsbDebug.exe簡(jiǎn)單調(diào)試端點(diǎn)1和2，確保其均可傳輸數(shù)據(jù)，驗(yàn)證硬件及固件的正確性；4、按Mass Storage不得Bulk－Only 模式提供描述符，PC 機(jī)上設(shè)備類型變成Mass Storage Device；5、響應(yīng)了Bulk－Only 的Inquiry 命令，可以出現(xiàn)盤符了，但尚無法訪問磁盤；6、提供了其他所有的UFI命令（SCSI 子集），開始讀取磁盤0 扇

9、區(qū)（BPB 區(qū)）的內(nèi)容按照FAT12 的格式7、在AT-89C55WD EEPROM虛擬一張軟盤，可以正確讀取信息，可以訪問盤符，列目錄為空；8、，軟盤中放一個(gè)可執(zhí)行的文件，可以正常運(yùn)行這個(gè)可執(zhí)行文件；8、創(chuàng)建文件，向設(shè)備發(fā)出Write 命令,等等。下面從具體實(shí)際操作方面來描述調(diào)試各階段的步驟 c）檢查USB 器件工作與否 確定USB 芯片是否已經(jīng)正常工作，是所有調(diào)試的基礎(chǔ)，得到電路板之后，這是一個(gè)首先要解決的問題。判斷USB 芯片是否已經(jīng)工作，可以使用SoftConnect ，則在主程序中進(jìn)行軟連接后，如果PC 機(jī)上出現(xiàn)未知設(shè)備，則說明USB 進(jìn)行軟連接正常，也說明芯片已經(jīng)工作了。另外就

10、是使用Bus Hound ，觀察USB 總線上的數(shù)據(jù)，從而判斷主機(jī)與設(shè)備之間的通信已經(jīng)進(jìn)行到哪一步了。在主程序中，對(duì)USB 初始化過程為： ① 初始化MCU 的各種端口； ② 進(jìn)行中斷初始化，設(shè)置中斷服務(wù)程序入口地址，將MCU 的中斷方式設(shè)置為低電平觸發(fā)，因?yàn)镈12 只要進(jìn)入中斷后INT_N 就一直為低。 ③ 斷開SoftConnect ，延時(shí)1 秒后再次連接 ④ 進(jìn)入主程序循環(huán)，等待中斷的到來 ⑤ 由中斷服務(wù)程序處理所有與USB有關(guān)的操作。 d）提供描述符 USB 設(shè)備的調(diào)試過程其實(shí)就是根據(jù)主機(jī)的請(qǐng)求，不斷地向主機(jī)提供各種信息的過程。因此，了解主機(jī)按照什么樣的順序向設(shè)備發(fā)出請(qǐng)求

11、，即Windows 對(duì)USB 設(shè)備的枚舉順序是非常有必要的：GetDeviceDescriptor 。主機(jī)主要對(duì)Length 域感興趣，發(fā)送內(nèi)容一定要正確，特別是第 2 字節(jié)type 一定為0x01 ，即Device ；否則，主機(jī)將不響應(yīng)，或 這時(shí)由于主機(jī)對(duì)Device 的描述符將有多長(zhǎng)實(shí)際上都不知道，所以這個(gè)步驟只是試探性的，目的是得到真正長(zhǎng)度，第三步中才正而巴經(jīng)地讀取DeviceDescriptor 。 3. 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。 3.1. MSP430

12、 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。 3.2. 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/

13、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，訪問時(shí)地址自動(dòng)加1，可大大縮短讀寫指令周期，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。 硬件系統(tǒng)框圖 ： 串口 并口 UART P5.0~P5.7 P2.0~P2.7 MSP430F149 P6.0~P6.7 P1.1 P4.0~P4.5 控制總線 數(shù)據(jù)總線 INTR 讀/寫片選復(fù)位 D0~D7 SL811HS U盤接口 圖2 USB讀寫器結(jié)構(gòu)圖 USB讀寫器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主

14、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。 4. 軟件設(shè)計(jì) 為了使上位PC機(jī)能夠直接讀取該讀寫器寫入U(xiǎn)盤的數(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。 4.1. 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€

15、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

16、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。 4.2. 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)。通常所用的U盤、移動(dòng)硬盤均屬于海量存儲(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

17、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，UFI協(xié)議則針對(duì)USB移動(dòng)存儲(chǔ)，U盤讀寫器的設(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CSW（Command State W

18、rap）包向主機(jī)返回狀態(tài)信息。 CBW是主機(jī)通過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)如圖2所示，各域含義如下： 字節(jié)位 7 6 5 4 3 2 1 0 0～3 命令塊包標(biāo)識(shí) 4～7 命令塊標(biāo)記 8～11 數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度 12 命令塊標(biāo)旗 13 預(yù)留 邏輯單元號(hào) 14 預(yù)留 CBWCB長(zhǎng)度 15～3

19、0 CBWCB 圖2 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)姆较颍渌活A(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)

20、度，定義了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Bulk-In端點(diǎn)發(fā)送一個(gè)CSW包。 CSW開始于包邊界，并以13字節(jié)的短包結(jié)束，結(jié)構(gòu)如圖3所示，各域含義如下： 字節(jié)位 7 6 5 4 3 2 1 0 0～3 命令狀態(tài)包標(biāo)識(shí) 4～7 命令狀態(tài)標(biāo)記 8～11 數(shù)據(jù)殘余 12 命令執(zhí)行狀態(tài) 圖3 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5

21、3425355H。 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

22、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)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

23、），若此域的值為0，則表面沒有數(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，則表明沒有數(shù)據(jù)需要傳輸。 字節(jié)位 字節(jié) 7 6 5 4 3 2 1 0 0 操作命令代碼 1 邏輯單元號(hào) 預(yù)留 2～5 邏輯塊地址 6 預(yù)留 7～8 傳輸長(zhǎng)度或參數(shù)列表長(zhǎng)度或分配長(zhǎng)度 9～11 預(yù)留 圖4 UFI結(jié)構(gòu) 4.3. FAT32 FAT是Microsoft較早推出的文件系統(tǒng)，具有高度的兼容性，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

24、和文件區(qū)組成（其中FAT2表是FAT1表的備份）。磁盤的管理是以扇區(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 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

25、、廠商標(biāo)志和操作系統(tǒng)版本號(hào)，接下來的從偏移0x0B開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。 4.4. 軟件系統(tǒng)模塊 USB讀寫器軟件由主模塊、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盤文件的讀寫創(chuàng)建。 USB模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)USB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

26、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CBW中嵌入的CBWCB信息確定對(duì)U盤讀/寫操作的扇區(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，命令字要求如圖5所示，串口或并口數(shù)據(jù)接收流程如圖6所示。 類型 位 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 0

27、5 04 03 02 01 00 命令字 1 1 命令值 命令參數(shù)字節(jié)數(shù)或數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)字 1 0 預(yù)留 12位數(shù)據(jù) 12位數(shù)據(jù) 圖5 命令和數(shù)據(jù)字結(jié)構(gòu)開始 根據(jù)中斷接口類型屏蔽另外一個(gè)接口，直到系統(tǒng)復(fù)位 讀一個(gè)字 Y 獲取命令參數(shù)長(zhǎng)度等待傳送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)流方向 命令字？ N 處理命令參數(shù)或數(shù)據(jù)緩存 N 需要訪問U盤？ Y 檢測(cè)U盤 N 可用？ Y 訪問U盤 結(jié)束 圖6 數(shù)據(jù)接收流程圖 5. 心

28、得體會(huì) 首先，我要感謝老師給予了我這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。在這次嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，雖然有些難題和困惑之處，但在同學(xué)和老師的幫助下，最終也是完成了最后的課程設(shè)計(jì)。 通過此次的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)ARM嵌入式有了深入的了解，同時(shí)，對(duì)硬件MSP430F149和SL811HS也有所認(rèn)識(shí)。在軟件上，通過對(duì)USB協(xié)議、BULK_ONLY、UFI協(xié)議、FAT32和軟件系統(tǒng)模塊的運(yùn)用也讓我受益匪淺。在操作上，經(jīng)過反復(fù)的學(xué)習(xí)和推敲，也由不熟悉變成熟練。理論知識(shí)方面也是通過與同學(xué)和老師們的討論，最終也達(dá)成了實(shí)驗(yàn)的目的，得到了相應(yīng)的成果。 對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)的課題——嵌入式系統(tǒng)U盤開發(fā)的設(shè)計(jì)，基于嵌入式U盤讀寫器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)我認(rèn)為可以方便地將下位機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到普通U盤，徹底解決了工業(yè)控制中上下位機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸難的問題，也為以后其他領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了前提條件。如長(zhǎng)途客車中的黑匣子、家庭老人健康監(jiān)測(cè)等等。 在人們以后的生活中，隨著USB技術(shù)和閃存技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這種嵌入式U盤設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)逐步擴(kuò)展，在以后的市場(chǎng)上將有著良好的前景，同時(shí)也會(huì)對(duì)人們的生活提供不小的幫助。 14