(经典)基于单片机的U盘读写.docVIP

基于单片机的U盘数据传输装置 机电工程学院测控技术与仪器专业 李朋飞 摘要:随着单片机技术的发展，各种嵌入式系统的逐渐应用于工作现场的数据采集和控制之中。USB总线技术的发展，使得数据传输和采集技术，变得简单，易携和方便使用。基于USB总线技术的USB储存设备简称U盘，它具有支持热拔热插，储存量大，耐用，和轻巧方便的特点。基于单片机技术的U盘数据采集是把单片机系统作为主机系统，再利用支持USB总线协议的U盘读写芯片或者模块来完成工业现场的数据采集或者传输。这样，便可以把U盘的大容量存储，方便易用的功能从PC机系统扩展到单片机系统中，可以方便在室外进行大量数据的采集。例如，可以将单片机系统中AD转换后采集到的数据，储存到U盘之中，以便于利用计算机对数据经行整理或分析。本文主要介绍一种技术成熟U盘读写芯片CH375和以此芯片为核心的U盘读写模块，简单介绍了CH375芯片的构造和特点，以及U盘模块的应用特点。再次，介绍了串口版U盘模块的应用，并设计了串口模块和单片机之间的通信的应用方式，并附有模块和单片机之间采用RS232电平进行通信的连接电路图。同时，还简单的介绍了，U盘读写之中需要注意的几个协议等。最后附录中的程序提供了一个能够实现单片机以字节的方式对U盘的读和写的程序。 关键词：单片机 U盘 USB2.0 U盘模块 串口 通信 RS232接口 CH375 电平 引言 半导体技术的发展带来计算机向微型化发展的革命，同时随着计算机技术的快速发展，USB（Universal Serial Bus）存储设备的使用已经非常普遍，USB 用于将适用USB 的外围设备(device)连接到主机(host)，实现二者之间数据传输的外部总线结构；是一种快速、灵活的总线接口。它最大的特点是易于使用，携带方便，主要是用在中速,低速的外设。随着USB 规范的完善和成熟，USB 外设的种类不断丰富，应用领域也不断扩大。在传统的应用中，主要是PC 扮演着主机的角色。根据USB 的规范，可以看到在USB 的拓朴结构中居于核心地位的是主机，每一次的数据传输都必须由主机发起和控制。但是随着单片机产品应用领域的日益增长，USB 外设的应用范围也随之扩大，为此在单片机系统中实现对USB外设控制也变得日益迫切。因此在一些需要转存数据的设备，仪器上使用USB移动存储设备接口的芯片便相继产生了，CH375 就是其中之一，它是一个USB 总线的通用接口芯片，支持HOST 主机方式和SLAVE 设备方式。 如今的USB 就象当日的RS232，最终发展必是业界的主流外设接口技术。USB 有着其它接口不可替代的优势。随着USB 技术的发展，计算机的移动存储介质普遍采用U 盘或移动硬盘。如今，USB 技术已经越来越普及和成熟，低成本、高稳定性、较高的数据传输速率和即插即用的方便性，使其备受硬件厂商的青睐。随着数据采集和单片机用户对移动存储的需求越来越大，具有USB 接口的存储设备以其优异的性价比和灵活性常用来进行数据的存储和交换，所以在单片机系统中实现对优盘或移动硬盘的直接读写是非常有价值的。 研究的意义 USB是近年发展起来的一种快速、灵活的总线接口。它最大的特点是易于使用、可热插拔、接口连接灵活，并且能够提供外设电源，在嵌人式系统及智能仪表中得到广泛的应用。而51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术、高性价比被广应用于测控仪器等自动化领域。因此用51系列单片机实现USB主机接口，进而实现对USB外设的控制，对提高整个系统的数据存储、数据传输、设备控制等性能都有很大的作用。 根据我们的调查和了解，我们发现，随着Flash Memory非易失存储技术的发展，基于USB接口的闪存即U盘现已得到广泛应用。从理论上讲，以U盘作为便携式采集存储系统的存储载体完全能够满足长时间采集海量数据的要求。但目前所面临的问题是，U盘主要应用于PC机系统中。以单片机等微处理器为核心的嵌入式系统的应用中，尚缺少与U盘的直接接口技术。因此将单片机技术与U盘存储技术两者结合起来，利用单片机直接读写U盘，并通过总线方式与嵌入式系统的其它部分实现命令和数据的通信。采用单片机直接控制读写U盘，关键在于USB-HOST技术的实现，即单片机作为USB主机系统。 USB系统包括两部分：USB主机和USB外设，它们组合在一起就构成了完整的USB系统。USB的拓扑结构中居于核心地位的是Host（也称为主机），任何一次USB的数据传输都必须由主机来发起和控制，所有的USB外设都只能和主机建立连接，任何两个外设之间或是两个主机