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基于单片机的USB接口电路及其在数据通信中的应用

作　者: 闵浩
导　师: 王耀青
学　校: 武汉科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: STC10F USB主机 SL811HS Bulk-Only传输
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着USB技术的广泛应用与发展,USB技术急需要运用到便携式设备中,USB OTG技术满足了这种需求。本文通过对单片机技术相关知识、USB通信协议以及USB OTG技术等理论知识进行研究,在前人的基础上,设计了一套基于单片机的USB通信系统。本文对USB通信协议以及USB通信实现过程等一系列相关知识进行了研究,重点研究了USB设备枚举过程与Mass Storage类协议。首先研究了USB通信协议的基础,包括USB数据协议层、USB设备的架构、USB设备的枚举。为要进行的硬件设计做了准备。然后对Mass Storage类协议传输进行了研究,包括Bulk-Only传输、UFI指令集。Bulk-Only传输是本系统中用到的主要传输类型,而UFI指令集是支持这类传输的最常用的命令集。其次,本文针对设计的要求进行了硬件部分的设计。首先根据各个芯片的应用情况,选择主控制器芯片、USB主/从接口芯片以及FLASH存储芯片。本系统选择STC10F08XE单片机为主控制器,它具有全面支持51系列单片机指令集、易操作等优先。选择SL811HS为USB主/从接口芯片,它具有支持乒乓操作、自动地址增加模式等优点。然后对各主要部分的硬件连接进行了设计,包括STC10F08XE与SL811HS的连接设计、STC10F08XE与存储器的连接设计等。最后,本文对系统的软件部分进行了设计。主要设计了系统作为USB主机模式时的软件部分,包括单片机与SL811HS间的通信、通过SL81lHS向从机发送数据、通过SL81lHS向从机接收数据、设备枚举等。对于本系统设计的单片机的USB通信系统,仍然需要做进一步的研究与探索。本文在最后做出了总结与展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-10
  1.1 课题研究的背景  8
  1.2 课题研究的目的和意义  8-9
  1.3 本课题主要研究的内容和章节安排  9-10
    1.3.1 本课题主要研究内容  9
    1.3.2 本论文的章节安排  9-10
第二章 USB通信协议简介  10-20
  2.1 数据协议层  10-17
    2.1.1 位定序和同步字段  10
    2.1.2 包中的字段格式  10-12
    2.1.3 包格式  12-13
    2.1.4 事务类型  13-17
  2.2 USB 设备架构  17
  2.3 USB 系统的设备枚举  17-19
    2.3.1 USB 设备的状态  17-19
    2.3.2 USB 设备的枚举过程  19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 Mass Storage类协议  20-25
  3.1 Bulk-Only 传输  20-22
    3.1.1 命令块数据包（CBW）  20-21
    3.1.2 命令状态包（CSW）  21-22
  3.2 SCSI 命令简介  22-24
  3.3 本章小结  24-25
第四章 系统的硬件设计  25-34
  4.1 系统硬件的总体设计  25
  4.2 系统硬件的各个组成部分  25-30
    4.2.1 系统控制芯片—STC10F08XE  25-26
    4.2.2 USB 接口芯片—SL811HS  26-29
    4.2.3 电源管理芯片—MAX892LEUA  29-30
    4.2.4 系统存储芯片—K9F5608  30
  4.3 系统硬件的各个组成部分  30-33
    4.3.1 STC10F08XE 与SL811HS 的连接设计  30-31
    4.3.2 STC10F08XE 与存储器的连接设计  31-32
    4.3.3 Vbus 门槛电压实现  32
    4.3.4 设备接口的实现  32-33
  4.4 本章小结  33-34
第五章 系统的软件设计  34-44
  5.1 软件部分的总体设计  34-35
  5.2 程序设计  35-43
    5.2.1 USB 主机软件设计  35-41
    5.2.2 USB 从机软件设计  41
    5.2.3 对FLASH 的读写操作设计  41-43
  5.3 本章小结  43-44
第六章 总结与展望  44-45
  6.1 工作总结  44
  6.2 后续工作展望  44-45
参考文献  45-47
研究生期间发表论文  47-48
致谢  48-49
详细摘要  49-52

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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