嵌入式系统中使用USB盘存储

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北京先锋博创科技发展有限公司 李东生 王斌 李德祺

由于多数数据采集设备、工控机及嵌入式系统没有安装USB标准接口,使得在USB数据存储方面一直没有很好的解决方案。北京先锋博创的MemMaster有效解决了USB移动存储应用难题。

基本原理和关键技术
MemMaster模块主要原理为USB-HOST技术。USB技术规范将使用USB进行数据传输的双方划分为两种角色:Host(主端)和Slave(从端),并且规定数据传输只能发生在Host和Slave之间。目前,USB Host功能角色被集成在各种类型的PC机(或以上层次机器)上,如笔记本电脑、台式机及服务器等。USB Slave功能角色集成在各种基于USB的移动设备上,包括USB移动存储器、USB接口的数码相机等。这样导致这些Slave的USB接口的数字设备无法应用于嵌入式系统中。解决这一问题的根本办法就是在嵌入式系统中集成USB Host功能模块,使之具有与USB Slave设备进行数据传输的能力。
MemMaster使嵌入式系统实现了USB Host功能,并且提供USB总线的接口方式,提供用户系统能够读/写作为Slave的USB 移动存储器的数据。MemMaster实现了FAT12/16文件系统,可以将用户系统发来的数据以文件的方式存储到USB移动存储器中,因此,用户可以在需要时,将USB移动存储器取出并拿到自己的PC机中直接将采集到的数据进行分析、处理,极大地方便用户的数据采集和处理。

硬件结构
MemMaster方案通过一个双端口RAM实现与用户系统的接口,其硬件系结构如图1所示。主要包括三个部分:MCU、USB接口控制器和双端口RAM。
MCU实现整体系统控制。USB Host控制器用来控制USB总线接口进行与USB Slave设备的命令与数据交换。双端口RAM用于完成与用户系统的协议交换。正是使用了双端口RAM,使得用户系统能够高速、可靠地访问USB Slave设备。

MemMaster的软件框架
MemMaster的软件模块如图2所示。其中包括:系统主控模块、USB接口控制模块、文件系统模块和系统协议模块。系统主控模块实现系统的整体控制功能,USB接口控制模块实现USB设备控制驱动功能,文件系统模块实现FAT12/16文件系统功能,系统协议实现与用户系统的交互,提供给用户系统控制与驱动本MemMaster模块的能力。

Master和嵌入式系统的通信协议
MemMaster模块是一个完整的单片机系统,该系统通过双端口RAM实现与用户单片机系统的命令和数据通信。如图3所示。
MemMaster工作于命令/响应方式下(在协议中响应也被称为命令),由用户系统发出命令,MemMaster在根据该命令进行相应处理后,向用户系统返回相关的响应,该命令即完成。这一过程可以重复进行,以此实现整体系统的工作。

产品实例
汽车音响和家庭音响 现有汽车音响的存储媒介主要有:传统磁带、CD光碟等,但是这些存储介质都存在抗震性差等问题,并且无法方便的获取网络音乐。使用MemMaster模块将U盘应用到汽车音响上,使汽车音响可以直接播放U盘里的数码音乐。
仪器仪表 目前广泛使用的无纸记录仪使用的存储媒介多数是软驱及存储卡,用户可以将采集的数据存入软驱或存储卡上,由于上面提到的原因,使用MemMaster模块和U盘作为存储介质大幅度提高了无纸记录仪使用的性能及可靠性。
智能机械设备 例如,现在多数电脑绣花机的数据交换都采用软驱的结构。但是由于软盘只有1.44M的大小,很难满足需求。某绣花机使用了MemMaster模块,成功的实现的利用U盘(如爱国者迷你王)进行数据的交换,极大的提高了存储的容量和交换的可靠性,提高了电脑绣花机的性能。■
摘自 :电子产品世界


 
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创新点