基于U盤(pán)的單片機低功耗海量存儲系統
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引言
近幾年，隨著(zhù)Flash Memory非易失存儲技術(shù)的發(fā)展，基于USB接口的閃存即U盤(pán)現已得到廣泛應用。從理論上講，以U盤(pán)作為便攜式采集存儲系統的存儲載體完全能夠滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間采集海量數據的要求。但目前所面臨的問(wèn)題是，U盤(pán)主要應用于PC機系統中。以單片機等微處理器為核心的嵌入式系統的應用中，尚缺少與U盤(pán)的直接接口技術(shù)。因此將單片機技術(shù)與U盤(pán)存儲技術(shù)兩者結合起來(lái)，利用單片機直接讀寫(xiě)U盤(pán)，并通過(guò)總線(xiàn)方式與嵌入式系統的其它部分實(shí)現命令和數據的通信，從而實(shí)現便攜儀器或者嵌入式系統的外掛式海量存儲，具有廣闊的應用前景。而以Cypress公司的SL811HS為代表的嵌入式USB主機接口芯片為這種方案的實(shí)現提供了可能。
SL811HS介紹[1]
采用單片機直接控制讀寫(xiě)U盤(pán)，牽涉到關(guān)鍵在于USB-HOST技術(shù)的實(shí)現，即單片機作為USB主機系統。USB系統包括兩部分：USB主機和USB外設，它們組合在一起就構成了完整的USB系統。USB的拓撲結構中居于核心地位的是Host（也稱(chēng)為主機），任何一次USB的數據傳輸都必須由主機來(lái)發(fā)起和控制，所有的USB外設都只能和主機建立連接，任何兩個(gè)外設之間或是兩個(gè)主機之間無(wú)法直接通信。
SL811HS作為嵌入式的USB主機/設備控制器，功能模塊框圖如圖1.1所示。
SL811HS實(shí)現了USB主機結構中的第一個(gè)層次，即USB總線(xiàn)接口層的功能。SL811HS的主要特點(diǎn)如下：
可作為USB主機或者設備的接口控制器；
支持USB協(xié)議1.1，提供全速和低速2種USB總線(xiàn)速度方式；
片上集成了SIE、單端口根Hub、USB收發(fā)器和256字節的SRAM；
3.3V工作電壓，接口兼容5V電壓；
硬件自動(dòng)產(chǎn)生幀起始包SOF和CRC5/16校驗。
圖1.1 SL811HS功能框圖
SL811HS與單片機的硬件接線(xiàn)[2][3]
單片機采用的是AT89C55WD，它通過(guò)SL811HS芯片對U盤(pán)進(jìn)行讀寫(xiě)，實(shí)現存儲。這部分的電路原理圖如圖1.2所示。
圖中SL811HS與CPU的連接是關(guān)鍵。SL811HS是3.3V供電的系統，而AT89C55WD是5V供電的系統，但二者的端口能夠彼此兼容對方的高低電平。因此SL811HS的數據引腳D0～D7直接與單片機的低八位地址/數據總線(xiàn)AD0～AD7連接，讀寫(xiě)選通引腳nRD、nWR則直接與單片機的讀寫(xiě)線(xiàn)/RD、/WR連接；對AT8955WD而言，SL811HS不過(guò)是其在片外擴展的I/O芯片之一，地址線(xiàn)A15與/CS_SL811（AT89C55WD的P3.3引腳）組合后充當SL811HS的片選，地址線(xiàn)A0與SL811HS的A0引腳相連，于是SL811HS的地址指針寄存器的地址為7FFEH（A0、/CS_SL811為低電平），SL811HS的數據寄存器的地址為7FFFH（A0為高電平，/CS_SL811為低電平）。之所以需要/CS_SL811配合，是因為AT89C55WD在外部還擴展了一片128KB的SRAM62256（省略未畫(huà)），片選線(xiàn)也是A15。SL811HS的M/S引腳經(jīng)下拉電阻后接地，使得其工作于主機控制器模式。此外，SL811HS的中斷請求信號為高電平有效，故反向后連接到AT89C55WD的外部中斷引腳/INT0。本系統沒(méi)有采用SL811HS內部的鎖相環(huán)，直接使用外部的48MHz有源晶振作為時(shí)鐘源，更準確。
存儲模塊是主機系統，其PCB板上安裝有A型插座，用于為下層的設備提供連接點(diǎn)。因為連接的外設是功耗量極低的USB盤(pán)，下行端口的電源VCC直接連到了檢測系統的電源上。
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