應(yīng)用領(lǐng)域背景

隨著自動(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(yīng)用。一些傳統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備已經(jīng)為新型的大容量、智能化的輸入輸出設(shè)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(chǔ)設(shè)備。目前在個(gè)人計(jì)算機(jī)上U盤(pán)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的軟盤(pán)成為廣泛使用的移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般都需要數(shù)據(jù)采集器來(lái)完成各類(lèi)數(shù)據(jù)采集任務(wù)。在很多實(shí)際應(yīng)用中，往往要求數(shù)據(jù)采集器具有工作可靠、成本低廉、操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)便于收集和計(jì)算機(jī)分析等特點(diǎn)。如果能在嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)USB主機(jī)功能，那么嵌入式數(shù)據(jù)采集器就能像PC機(jī)一樣方便靈活地利用U盤(pán)這類(lèi)USB存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。但是U盤(pán)和其他的USB設(shè)備一樣。是通過(guò)PCI總線(xiàn)與PC機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線(xiàn)相接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，這樣在一些相對(duì)簡(jiǎn)單的微控制器中將無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)U盤(pán)的操作。本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的模塊就是為了將U盤(pán)應(yīng)用在PC機(jī)不適合的場(chǎng)所而設(shè)計(jì)的。

設(shè)計(jì)摘要

針對(duì)現(xiàn)在U盤(pán)無(wú)法脫離PC機(jī)使用的局限性，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)許多嵌入式系統(tǒng)沒(méi)有提供USB接口和文件系統(tǒng)操作功能，本模塊使用PIC32 Starter KitsⅡ通過(guò)RS232接口實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)對(duì)U盤(pán)的操作。包括數(shù)據(jù)文件的寫(xiě)入、讀取以及文件目錄的創(chuàng)建和刪除等。

系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)硬件主要包括PIC32 Starter KitsⅡ?yàn)橹醒肟刂破鳎琔SB設(shè)備如U盤(pán)等為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，嵌入式設(shè)備為一些工控設(shè)備。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。


本系統(tǒng)軟件工作流程如圖2，可以執(zhí)行各種規(guī)定的操作，如：打開(kāi)、新建、刪除文件等。USB接口系統(tǒng)PIC32 Starter KitsⅡ是整個(gè)系統(tǒng)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(shù)據(jù)交換。它可以被看作是一個(gè)硬件、固件和軟件的綜合體。

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系統(tǒng)原理和技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)原理：

本設(shè)計(jì)采用PIC32 Starter KitsⅡ作為主機(jī)系統(tǒng)，并采用MAX3232芯片設(shè)計(jì)3.3V到5V電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的硬件體系。

主要特性

1、最高可達(dá)到1.5 DMIPS/MHz 的性能
2、可編程預(yù)取高速緩存存儲(chǔ)器，以增強(qiáng)閃存中的執(zhí)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(jí)的向量中斷控制器
5、可編程的用戶(hù)和內(nèi)核工作模式
6、可對(duì)外設(shè)寄存器執(zhí)行原子級(jí)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M(fèi)icrochip ICD 端口，具有基于硬件的非侵入式數(shù)據(jù)監(jiān)視和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)流功能
9、EJTAG調(diào)試端口，支持廣泛的第三方調(diào)試、編程和測(cè)試工具
10、指令控制的功耗管理模式
11、5 級(jí)流水線(xiàn)指令執(zhí)行
12、內(nèi)部代碼保護(hù)，以幫助保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)

如圖3電平轉(zhuǎn)換電路原理圖，實(shí)現(xiàn)3.3V到5V的電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)RS232通信。


技術(shù)特點(diǎn)：

1、直接嵌入用戶(hù)系統(tǒng)，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(tǒng)： FAT32
6、直接創(chuàng)建Word、 Excel、二進(jìn)制等各種類(lèi)型文件
7、能對(duì)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

本設(shè)計(jì)建立了基于PIC32的嵌入式USB主機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了USB協(xié)議中的Mass Storage類(lèi)協(xié)議和精簡(jiǎn)的FAT文件系統(tǒng)，能夠?qū)盤(pán)中的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，完成相應(yīng)的文件操作等各種功能。該系統(tǒng)能真正實(shí)現(xiàn)了便攜式，擺脫了PC機(jī)對(duì)USB設(shè)備的控制，無(wú)需PC主機(jī)即可對(duì)USB設(shè)備進(jìn)行讀寫(xiě)操作，在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)⒂兄軓V泛的應(yīng)用前景。

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