📄 用pdiusbd12和k9f5608u0a设计usb移动闪存※.htm
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href="http://210.51.184.98/first.htm">单片机与嵌入式系统应用</A>→用PDIUSBD12和K9F5608U0A设计USB移动闪存※<BR></DIV></TD>
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<P><B><BR><BR>作 者：</B>■ 哈尔滨工业大学 董鲜宏 许洪光 林茂六<BR><BR><BR><B>摘
要：</B>简要介绍USB（通用串行总线）大容量存储设备类，给出USB控制PDIUSBD12和闪存K9F5608U0A的原理框图，并以这两个芯片为例设计出存储设备的电路图，最后列出程序流程图。<BR><BR><BR><B>关键词：</B>USB
PDIUSBD12 K9F5608U0A 移动闪存<BR><BR><BR><STRONG>引
言</STRONG>：<BR><BR> 自从USB规范发布以来，短短的几年中得到了极大的发展，基于USB接口的大容量存储设备(USB
Mass
Storage)应运而生。这类设备主要有：USB移动硬盘、USB外置光驱、USB外置软驱、USB闪存盘等。但是目前国内介绍这一方面开发的文章并不多。结合作者实践，本文将以Philips公司的USB控制器PDIUSBD12和Sumsung公司的闪存(Flash)K9F5608U0A为例，介绍开发大容量存储设备的方法。<BR><BR><STRONG>1
USB大容量存储设备类<BR></STRONG><BR> USB大容量存储设备类规范包括四个独立的子类规范，即：①USB
Mass Storage Class Control/Bulk/Interrupt (CBI)
Transport；②USB Mass Storage Class Bulk-Only Transport；③USB
Mass Storage Class ATA Command Block； ④USB Mass Storage
Class UFI Command
Specification。前两个子规范定义了数据/命令/状态在USB上的传输方法。Bulk-Only传输规范仅仅使用Bulk端点传送数据/命令/状态，CBI传输规范则使用Control/Bulk/Interrupt三种类型的端点进行数据/命令/状态传送。后两个子规范定义了对存储介质的操作命令。UFI命令规范是针对USB移动存储而制定的，实际上UFI命令格式是基于SFF-8070i和SCSI-2规范，总共定义了19个12字节长度的操作命令。<BR><BR> 批量单独传输在大部分的通信中使用批量传输，只有在批量端点上清除一个Stall状况，以及传送类别特定请求(class-specific
request)时才使用控制传输。需要注意的是，批量单独传输还支持两个特定的请求是：<BR><BR>◆ Bulk
Only Mass Storage Reset——重置设备；<BR>◆ Get Max
Lun——取得设备支持的逻辑单元数目。<BR><BR> 大容量存储类支持的设备都有不同的内部结构，控制与读取不同设备需要使用不同的命令区块群。表1列出大部分常用命令区块群命令的结构。<BR> <IMG
height=145
src="用PDIUSBD12和K9F5608U0A设计USB移动闪存※.files/5-1.jpg"
width=298><BR><STRONG>2 器件简介</STRONG><BR><BR>2.1
USB控制器PDIUSBD12<BR><BR> PDIUSBD12是一个全速芯片，支持一个控制端点，以及四个额外的端点地址，一个端点的地址可以存储到128个字节，而双缓冲区可以存到256个字节。该芯片完全由软件控制，在外围设备的CPU送来一个命令来仿真连接总线之前，芯片都是维持与主机分离的状态。这样才能保证在开机后搜寻设备前，芯片有时间来初始化。另外，PDIUSBD12有一个状态输出可以连接到液晶显示器上，在建立USB连接时亮灯，而数据传输时闪烁。PDIUSBD12引脚图和逻辑框图分别如图1、2所示。<BR>
<IMG height=273
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width=204><BR> <IMG height=236
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width=312> <BR>2.2
K9F5608U0A<BR><BR> K9F5608U0A是三星公司生产的K9XXXXXU0A系列闪存中的一种，32MB容量，读写速度快，数据保存时间长以及高达10万次的擦除写入寿命等优点。该芯片具有一个八位的I/O端口。在为低电平时，把置低，地址、命令和数据都可通过该端口写入。数据在的上升沿被锁存，CLE和ALE分别用来控制对命令和地址的锁存。同时K9F5608U0A具有较强的纠错功能，能够最大限度地保护用户数据。其内部框图和引脚图分别如图3、4所示。<BR> <IMG
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width=324> <BR> <IMG height=172
src="用PDIUSBD12和K9F5608U0A设计USB移动闪存※.files/5-5.jpg"
width=224> <BR>各引脚功能如下：<BR>I/O0 ~ I/O7——数据输入/输出；
<BR>CLE——命令锁存使能；<BR>ALE——地址锁存使能；<BR>——片选信号；
<BR>——写使能；<BR>——写保护；<BR>GND——地输入使能额外位；<BR>R/B——准备好/忙；<BR>VCC——电源；<BR>VSS——地；<BR>NC——悬空。<BR><BR><STRONG>3
硬件电路设计</STRONG><BR><BR> USB大容量存储设备通常使用一个USB接口引擎和MCU(微控制器)一起处理主机发送的命令，以及对存储设备进行操作。图5显示了一个USB大容量存储设备通常采用的硬件结构。ROM和RAM分别用于存储数据和程序，
USB微控制器通过通用I/O线与闪存设备连接。微控制器除了实现与主机之间的数据/命令传输外，还需要根据主机的命令对闪存器件进行读/写/格式化，实现逻辑扇区与物理扇区之间的转换及数据错误校正等操作。<BR> <IMG
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src="用PDIUSBD12和K9F5608U0A设计USB移动闪存※.files/5-6.jpg"
width=233><BR> 实例简图如图6所示。MCU采用内含ROM和RAM的微控制器8051，8051通过数据总线和控制总线与两个外设进行通信。PDIUSBD12通过8051和K9F5608U0A进行数据传输，此处采用PDIUSBD12的并行传输方式。
<BR> <IMG height=181
src="用PDIUSBD12和K9F5608U0A设计USB移动闪存※.files/5-8.jpg"
width=389><BR><STRONG>4
软件编写</STRONG><BR><BR> USB微控制器除了传输处理及UFI命令处理等工作外，还需要处理如存储介质的寻址/格式化/数据校验等操作。本例中所需要的基本操作包括：<BR>①
提供USB枚举信息；<BR>② USB传输管理；<BR>③ 根据主机的UFI命令，进行相应的处理；<BR>④
提供闪盘基本信息，如扇区大小、簇大小、闪盘容量等；<BR>⑤ 逻辑簇(logical
cluster)到物理块(physical block)的转换；<BR>⑥
物理块的读/写/更新，其中许多的软件功能是与闪存的操作相关的。<BR>本例中用到的传输协议为USB Mass
Storage Class Bulk-Only Transport和USB Mass Storage Class UFI
Command
Specification。总程序流程图如图7所示。源代码见本刊网站www.dpj.com.cn。<BR> <IMG
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src="用PDIUSBD12和K9F5608U0A设计USB移动闪存※.files/5-7.jpg"
width=234><BR><STRONG>5 结
论</STRONG><BR><BR> 本文结合实例，给出了一种开发USB移动存储设备的方法。由于USB移动存储设备具有使用方便、容量大、数据传输速度快等优点，因而具有广阔的市场前景。<BR><BR><STRONG> 参考文献</STRONG><BR>1
Sumsung Electronics. K9F5608U0A-YCB0 32M x 8 Bit NAND Flash
Memory. 2000<BR>2 USB Specification Revision 1.1. 1998<BR>3
Universal Serial BusMass Storage Class Specification
Overview Revision 1.1. 2000<BR>4 PDIUSBD12用户手册. 2001
<BR><BR>林茂六：博士生导师，研究方向为现代信号处理技术及应用、大信号网络分析。<BR>许洪光：副教授，研究方向为高速AD及数据采集系统、数字电路板故障诊断。<BR>董鲜宏：硕士研究生，主要研究方向为高速USB数据传输、语音信号处理。<BR>
（收修改稿日期：2004-04-23） </P></BLOCKQUOTE></TD></TR>
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