- 相關(guān)推薦
用PDIUSBD12和K9F5608U0A設(shè)計(jì)USB移動(dòng)閃存
摘要：簡要介紹USB（通用串行總線）大容量存儲(chǔ)設(shè)備類，給出USB控制PDIUSBD12和閃存K9F5608U0A的原理框圖，并以這兩個(gè)芯片為例設(shè)計(jì)出存儲(chǔ)設(shè)備的電路圖，最后列出程序流程圖。關(guān)鍵詞：USBPDIUSBD12K9F5608U0A移動(dòng)閃存
引言
自從USB規(guī)范發(fā)布以來，短短的幾年中得到了極大的發(fā)展，基于USB接口的大容量存儲(chǔ)設(shè)備（USBMassStorage）應(yīng)運(yùn)而生。這類設(shè)備主要有：USB移動(dòng)硬盤、USB外置光驅(qū)、USB外置軟驅(qū)、USB閃存盤等。但是目前國內(nèi)介紹這一方面開發(fā)的文章并不多。結(jié)合作者實(shí)踐，本文將以Philips公司的USB控制器PDIUSBD12和Sumsung公司的內(nèi)存（Flash）K9F5608U0A為例，介紹開發(fā)大容量存儲(chǔ)設(shè)備的方法。
1USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備類
USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備類規(guī)范包括四個(gè)獨(dú)立的子類規(guī)范，即：①USBMassStorgageClassControl/Bulk/Interrupt（CBI）Transport;②USBMassStorageClassBulk-OnlyTransport;③USBMassStorageClassATACommandBlock;④USBMassStroageClassUFICommandSpecification.前兩個(gè)子規(guī)范定義了數(shù)據(jù)/命令/狀態(tài)在USB上的傳輸方法。Bulk-Only傳輸規(guī)范僅僅使用Bulk端點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)/命令/狀態(tài)，CBI傳輸規(guī)范則使用Control/Bulk/Interrupt三種類型的端點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)/命令/狀態(tài)傳送。后兩個(gè)子規(guī)范定義了對存儲(chǔ)介質(zhì)的操作命令。UFI命令規(guī)范是針對USB移動(dòng)存儲(chǔ)而制定的，實(shí)際上UFI命令格式是基于SFF-8070i和SCSI-2規(guī)范，總共定義了19個(gè)12字節(jié)長度的操作命令。
批量單獨(dú)傳輸在大部分的通信中使用批量傳輸，只有在批量端點(diǎn)上清除一個(gè)Stall狀況，以及傳送類別特定請求（class-specificrequest）時(shí)才使用控制傳輸。需要注意的是，批量單獨(dú)傳輸還支持兩個(gè)特定的請求是：
*BulkOnlyMassStorageReset——重置設(shè)備；
*GetMaxLun——取得設(shè)備支持的邏輯單元數(shù)目。
大容量存儲(chǔ)類支持的設(shè)備都有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，控制與讀取不同設(shè)備需要使用不同的命令區(qū)塊群。
2器件簡介
2.1USB控制器PDIUSBD12
PDIUSBD12是一個(gè)全速芯片，支持一個(gè)控制端點(diǎn)，以及四個(gè)額外的端點(diǎn)地址，一個(gè)端點(diǎn)的地址可以存儲(chǔ)128個(gè)字節(jié)，而雙緩沖區(qū)可以存256個(gè)字節(jié)。該芯片完全由軟件控制，在外圍設(shè)備的CPU送來一個(gè)命令來仿真連接總線之前，芯片都是維持與主機(jī)分離的狀態(tài)。這樣才能保證在開機(jī)后搜尋設(shè)備前，芯片有時(shí)間來初始化。另外，PDIUSBD12有一個(gè)狀態(tài)輸出可以連接到液晶顯示器上，在建立USB連接時(shí)亮燈，而數(shù)據(jù)傳輸時(shí)閃爍。PDIUSBD12引腳圖和邏輯框圖分別如圖1、2所示。
2.2K9F5608U0A
K9F5608U0A是三星公司生產(chǎn)的K9XXXXXU0A系列閃存中的一種，32MB容量，讀寫速度快，數(shù)據(jù)保存時(shí)間長以及高達(dá)10萬次的擦除寫入壽命等優(yōu)點(diǎn)。該芯片具有一個(gè)八位的I/O端口。在CE為低電平時(shí)，把WE置低，地址、命令和數(shù)據(jù)都可通過該端口寫入。數(shù)據(jù)在WE的上升沿被鎖存，CLE和ALE分別用來控制對命令和地址的鎖存。同進(jìn)K9F5608U0A具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)功能，能夠最大限度地保護(hù)用戶數(shù)據(jù)。其內(nèi)部框圖和引腳圖分別如圖3、4所示。
各引腳功能如下：
I/O0——I/O7——數(shù)據(jù)輸入/輸出；
CLE——命令鎖存使能；
ALE——地址鎖存使能；
CE——片選信號；
WE——寫使能；
WP——定保護(hù)；
GND——地輸入使能額外位；
R/B——準(zhǔn)備好/忙；
VCC——電源；
VSS——地；
NC——懸空。
3硬件電路設(shè)計(jì)
USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備通常使用一個(gè)USB接口引擎和MCU（微控制器）一起處理主機(jī)發(fā)送的命令，以及對存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行操作。圖5顯示了一個(gè)USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備通常采用的硬件結(jié)構(gòu)。ROM和RAM分別用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，USB微控制器通過通用I/O線與閃存設(shè)備連接。微控制器除了實(shí)現(xiàn)與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)/命令傳輸外，還需要根據(jù)主機(jī)的命令對閃存器件并行讀/寫/格式化，實(shí)現(xiàn)邏輯扇區(qū)與物理扇區(qū)之間的轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)錯(cuò)誤校正等操作。
實(shí)例簡圖如圖6所示。MCU采用內(nèi)含ROM和RAM的微控制器8051,8051通過數(shù)據(jù)總線和控制總線與兩個(gè)外設(shè)進(jìn)行通信。PDIUSBD12通過8051和K9F5608U0A進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，此處采用PDIUSBD12的并行傳輸方式。
4軟件編寫
USB微控制器除了傳輸處理及UFI命令處理等工作外，還需要處理如存儲(chǔ)介質(zhì)的尋址/格式化/數(shù)據(jù)校驗(yàn)等操作。本例中所需要的基本操作包括：
�、偬峁︰SB枚舉信息；
②USB傳輸管理；
③根據(jù)主機(jī)的UFI命令，進(jìn)行相應(yīng)的處理；
�、芴峁╅W盤基本信息，如扇區(qū)大小、簇大小、閃盤容量等；
⑤邏輯簇（logicalcluster）到物理塊（physicalblock）的轉(zhuǎn)換；
�、尬锢韷K的讀/寫/更新，其中許多的軟件功能是與閃存的操作相關(guān)的。
圖6
本例中用到的傳輸協(xié)議為USBMassStorageClassBulk-OnlyTransport和USBMassStorageClassUFICommandSpecification.程序流程圖如圖7所示。源代碼見網(wǎng)站。
圖7
5結(jié)論
本文結(jié)合實(shí)例，給出了一種開發(fā)USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的方法。由于USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備具有使用方便、容量大、數(shù)據(jù)傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的高層前景。
【用PDIUSBD12和K9F5608U0A設(shè)計(jì)USB移動(dòng)閃存】相關(guān)文章：
采用PDIUSBD12的USB系統(tǒng)固件程序設(shè)計(jì)08-06
USB OTG設(shè)計(jì)04-12
USB On—The-Go在移動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用04-12
TM1300 PCI-XIO口的UART和USB接口設(shè)計(jì)04-12
基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)08-06
帶USB接口的電子巡更系統(tǒng)的設(shè)計(jì)08-06