【導讀】本文設計建立在嵌入式USB主機系統上，實(shí)現了USB協(xié)議中的Mass Storage類(lèi)協(xié)議和精簡(jiǎn)的FAT文件系統。實(shí)現了對U盤(pán)文件數據的讀寫(xiě)功能，從而完成文件操作等響應功能。
應用領(lǐng)域背景
隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣的嵌入式控制器獲得了日益廣泛的應用。一些傳統的輸入輸出設備已經(jīng)為新型的大容量、智能化的輸入輸出設備所取代。U盤(pán)以其容量大、體積小、價(jià)格便宜的眾多優(yōu)點(diǎn)成為了最新的移動(dòng)存儲設備。目前在個(gè)人計算機上U盤(pán)已經(jīng)取代了傳統的軟盤(pán)成為廣泛使用的移動(dòng)存儲介質(zhì)。
工業(yè)現場(chǎng)一般都需要數據采集器來(lái)完成各類(lèi)數據采集任務(wù)。在很多實(shí)際應用中，往往要求數據采集器具有工作可靠、成本低廉、操作簡(jiǎn)單、數據便于收集和計算機分析等特點(diǎn)。如果能在嵌入式數據采集系統中實(shí)現USB主機功能，那么嵌入式數據采集器就能像PC機一樣方便靈活地利用U盤(pán)這類(lèi)USB存儲設備進(jìn)行數據存儲。但是U盤(pán)和其他的USB設備一樣。是通過(guò)PCI總線(xiàn)與PC機內部的數據總線(xiàn)相接，實(shí)現數據的傳送，這樣在一些相對簡(jiǎn)單的微控制器中將無(wú)法實(shí)現對U盤(pán)的操作。本設計所實(shí)現的模塊就是為了將U盤(pán)應用在PC機不適合的場(chǎng)所而設計的。
設計摘要
針對現在U盤(pán)無(wú)法脫離PC機使用的局限性，工業(yè)現場(chǎng)許多嵌入式系統沒(méi)有提供USB接口和文件系統操作功能，本模塊使用PIC32 Starter KitsⅡ通過(guò)RS232接口實(shí)現現有嵌入式系統對U盤(pán)的操作。包括數據文件的寫(xiě)入、讀取以及文件目錄的創(chuàng )建和刪除等。
系統框圖
本系統硬件主要包括PIC32 Starter KitsⅡ為中央控制器，USB設備如U盤(pán)等為數據存儲設備，嵌入式設備為一些工控設備。其系統框圖如圖1所示。
圖1：系統架構圖
本系統軟件工作流程如圖2，可以執行各種規定的操作，如：打開(kāi)、新建、刪除文件等。USB接口系統PIC32 Starter KitsⅡ是整個(gè)系統的核心，用來(lái)控制USB總線(xiàn)接口和U盤(pán)進(jìn)行命令和數據交換。它可以被看作是一個(gè)硬件、固件和軟件的綜合體。
圖2：工作流程圖
[page] 系統原理和技術(shù)特點(diǎn)
系統原理：
本設計采用PIC32 Starter KitsⅡ作為主機系統，并采用MAX3232芯片設計3.3V到5V電平轉換電路構成整個(gè)系統的硬件體系。
主要特性
1、最高可達到1.5 DMIPS/MHz 的性能
2、可編程預取高速緩存存儲器，以增強閃存中的執行效率
3、16位指令模式（MIPS16e），用于緊湊型代碼
4、帶有63個(gè)優(yōu)先級的向量中斷控制器
5、可編程的用戶(hù)和內核工作模式
6、可對外設寄存器執行原子級位操作（單周期）
7、乘法/除法單元，最高指令發(fā)出速率為每個(gè)時(shí)鐘一條32 × 16 乘法指令
8、高速Microchip ICD 端口，具有基于硬件的非侵入式數據監視和應用程序數據流功能
9、EJTAG調試端口，支持廣泛的第三方調試、編程和測試工具
10、指令控制的功耗管理模式
11、5 級流水線(xiàn)指令執行
12、內部代碼保護，以幫助保護知識產(chǎn)權
如圖3電平轉換電路原理圖，實(shí)現3.3V到5V的電平轉換，實(shí)現RS232通信。
圖3：電平轉換電路原理圖
技術(shù)特點(diǎn)：
1、直接嵌入用戶(hù)系統，不必了解USB協(xié)議
2、兼容大容量U盤(pán)
3、支持USB2.0接口協(xié)議
4、多種RS232串口波特率：115200/9600bps等
5、支持文件系統： FAT32
6、直接創(chuàng )建Word、 Excel、二進(jìn)制等各種類(lèi)型文件
7、能對文件及文件目錄進(jìn)行創(chuàng )建、更名、刪除及移動(dòng)等操作
軟件流程介紹
圖4：軟件流程
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