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第５期（总第１３８期）机械工程与自动化Ｎｏ．５

２００６年１Ｏ月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴ０ＭＡＴ１０Ｎ０ｃｔ．

文章编号：１６７２—６４１３（２００６）０５—００９８—０３

嵌入式ＵＳＢ主机的相关设计

温晶晶

（中北大学，山西太原０３００５１）

摘要：阐述了在非ＰＣ领域中通过设计嵌入式ＵＳＢ主机实现优盘与单片机的数据存储和交换，扩展了移动数

据存储与交换的应用领域。设计了嵌入式ＵＳＢ主机系统及其电路原理图。

关键词：优盘；嵌入式；ＵＳＢ主机系统

中图分类号：ＴＰ３３３文献标识码：Ａ

０引言目前在ＦｌａｓｈＭｅｍｏｒｙ技术上主要发展了两种非

移动存储设备以其数据交换的可移动性和便捷性易失性内存，一种叫ＮＯＲ（逻辑或），另一种叫ＮＡＮＤ

成为整个数字化时代的宠儿。优盘，凭借它容量更大、（逻辑与），前者是Ｉｎｔｅｌ于１９８８年发明的，后者是东

读写更快、寿命更长、体积更小、使用和携带方便等芝于１９９９年创造的，强调降低每比特的成本，创造更

优点在移动数据存储和交换的应用中扮演着相当重要高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。当

的角色。然而在非ＰＣ领域中，由于优盘的技术结构和然，还有其它的如ＡＮＤ、ＤｉＮＯＲ等，不过应用不是非

文件系统的限制，要实现优盘与各种各样的单片机的常普遍。这几种结构中，ＮＯＲ和ＤｉＮＯＲ的特点为相

数据存储和交换，却不像在ＰＣ领域中使用那么方便。对电压低、随机读取快、功耗低、稳定性高，而ＮＡＮＤ

单片机不能直接读写优盘数据，只能以ＰＣ为中介来和ＡＮＤ则容量大、回写速度快、芯片面积小。

实现优盘和单片机的连接，所以我们需要通过开发嵌ＵＳＢ总线控制协议要求在数据发送时含有３个

入式ＵＳＢ主机来解决这一难题。描述数据类型、发送方向和终止标志、ＵＳＢ设备地址

传统意义的ＵＳＢ开发，仅仅是对ＵＳＢ外设的开的数据包，因此，ＵＳＢ总线可通过菊花链的形式同时

发，ＵＳＢ底层驱动程序和ＵＳＢ主控制器驱动程序都挂接多个ＵＳＢ设备。ＵＳＢ设备在发送数据时支持数

由Ｗｉｎｄｏｗｓ等操作系统提供，而要设计嵌入式ＵＳＢ据帧错和纠错功能，增强了数据传输的可靠性。ＵＳＢ

主机，就必须设计这两部分驱动程序，Ｗｉｎｄｏｗｓ源码还具有一些特性，如共享性（一个物理设备可以使用

不公开，这些细节资料就无从得到。因此，设计就要许多不同的ｐｉｐｅ）、实时性（可以实现和一个设备之间

遵循ＵＳＢ主机的协议规范，具体的设计包括固件有效的实时通信）、动态性（可以实现接口间的动态切

Ｆｉｒｍｗａｒｅ和硬件ｈａｒｄｗａｒｅ两部分，本文主要介绍硬换）、联合性（不同的而又有相近特性的接口可以联合

件设计。起来）、多能性（各个不同的接口可以使用不同的供电

１优盘原理模式）、自动性（缺省ｐｉｐｅ的使用使基系统的建立和配

从原理上说，其实优盘内部是半导体结构，大量置变得自动并且快速）。另外，ＵＳＢ通用串行总线的优