基于TMS320C6713控制的USB數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)設(shè)計

圖4給出TMS320C6713存儲空間分配表。由圖4可知，存儲空間CEl的地址范圍是0x90000000~0xA0000000，因此可設(shè)定TMS320C6713地址總線經(jīng)CPLD相關(guān)編碼后SL811HS的片選地址是0x90080006，HOST USB數(shù)據(jù)寄存器的存儲空間為0x90080006。地址寄存器為0x90080007。

3 軟件設(shè)計
軟件設(shè)計含有初始化和驅(qū)動兩部分程序。前者用于完成芯片支持庫(Chip Support Library，簡稱CSL)提供的標(biāo)準(zhǔn)方法．以訪問和控制片上外設(shè)設(shè)備的初始化、軟件變量的初始化及使能中斷(總中斷、NMI中斷)等。TMS320C6713控制SL811HS對U盤操作的軟件設(shè)計分為：①針對SL811HS編寫USB主機控制器驅(qū)動程序；②系統(tǒng)調(diào)用驅(qū)動程序，以完成U盤數(shù)據(jù)讀寫的應(yīng)用程序。
3．1 USB設(shè)備的配置
在設(shè)備檢測階段，SL8llHS通過讀取中斷狀態(tài)寄存器判斷中斷類型。當(dāng)中斷類型為檢測到設(shè)備插入時(U盤插入USB插座會產(chǎn)生中斷)，配置USB設(shè)備即U盤。同時還需使能SL811HS的1 ms SOF，以便進行數(shù)據(jù)幀的同步。此時，可通過setup結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包(8字節(jié))向USB設(shè)備的控制端點O(默認(rèn)控制端點和默認(rèn)地址)發(fā)送命令。
當(dāng)采用setup數(shù)據(jù)包配置U盤時，需將U盤的地址寫入SL811HS的寄存器4；將數(shù)據(jù)包的類型和U盤的控制端點寫入SL811HS的寄存器3。U盤配置過程的主要流程如圖5所示。在U盤的配置過程完成后，主機與USB設(shè)備之間的通信必須使用設(shè)置的地址。默認(rèn)地址0不再有效，傳輸端點則為讀取配置描述符中所定義的端點號。

3．2 傳輸流程設(shè)計
在與U盤之間傳輸大量數(shù)據(jù)時，需要利用描述符提供的In，OUt端點傳送數(shù)據(jù)，并遵循Bulk―Only傳輸協(xié)議．其傳輸過程一般分為3個階段。
根據(jù)USB的協(xié)議規(guī)范，所有的傳輸都需由DSP啟動．即TMS320C6713首先向設(shè)備的OUT端點發(fā)送一命令(CBW數(shù)據(jù)包)，請求傳輸，在數(shù)據(jù)包中設(shè)定下一步的數(shù)據(jù)傳輸方向。若為設(shè)備到TMS320C6713，則當(dāng)CBW發(fā)送成功后，從設(shè)備的IN端點讀取CBW中規(guī)定長度的數(shù)據(jù)；若為TMS320C6713到設(shè)備，則當(dāng)CBW發(fā)送成功后，向設(shè)備的0UT端點發(fā)送CBW中規(guī)定長度的數(shù)據(jù)。
當(dāng)TMS320C6713與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢后，TMS320C6713還需從設(shè)備的IN端點讀取傳送狀態(tài)，然后TMS320C6713根據(jù)接收的握手包(ACK，NAK，STALL等)即可判斷通信是否正常。若返回的結(jié)果有錯誤，還需進行相應(yīng)的出錯處理。
U盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括DBR(系統(tǒng)引導(dǎo)記錄)、FAT表、文件目錄表(FDT)。當(dāng)寫一新文件時，需在FAT表中查找未使用的簇，并將該簇號寫入文件所對應(yīng)目錄數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的起始簇號位置。當(dāng)該文件長度大于一簇時，還需在FAT表中對應(yīng)的起始簇號位置填入下一可用簇的簇號，直到文件的最后一簇(FAT表中的相應(yīng)位置填FFFF)為止。若磁盤有備份FAT，還需在備份FAT表的相應(yīng)位置填入正確的內(nèi)容。
使用U盤的Bulk端點進行數(shù)據(jù)傳輸，Bulk傳輸分為Bulk-In(TMS320C6713向外圍設(shè)備請求數(shù)據(jù))和Bulk-Out(TMS320C6713向外圍設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù))。先發(fā)送令牌包(CBW包)，再發(fā)送數(shù)據(jù)包，若發(fā)送或接收正確，則返回握手包．一次事務(wù)傳送成功。在事務(wù)傳送過程中，DATAO和DATAl是交替使用的。圖6給出一般傳輸流程。

3．3 系統(tǒng)速度分析
塊傳輸適合傳輸大量且對傳輸時間和傳輸速率均無要求的數(shù)據(jù)。當(dāng)USB總線帶寬緊張時，它會為其他傳輸類型讓出所占用的幀／小幀時間，而其本身將被延遲，這時傳輸速率很低，占用的傳輸時間也很長；當(dāng)USB總線空閑時，它能以很快的速度傳輸，其傳輸時間也很短。所以塊傳輸可發(fā)送大量的數(shù)據(jù)而不會堵塞USB總線，但其傳輸時間和傳輸速率卻得不到保證。另外，影響傳輸速度的因素很多，如指令讀取時間、執(zhí)行時間，主機響應(yīng)時間及數(shù)據(jù)傳輸時間等，但因采用了功能強大的DSP，其頻率配置為200 MHz。因此，能大大提高指令讀取執(zhí)行和主機的相應(yīng)時間。對存儲速度進行了仿真測試，其結(jié)果表明基本達(dá)到了設(shè)計要求。

4 結(jié)語
使用USB主機接口控制器SL811HS實現(xiàn)了對U盤的讀寫，大大降低了系統(tǒng)硬件設(shè)計的復(fù)雜度和系統(tǒng)調(diào)試的難度。同時提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性，減小了系統(tǒng)的體積和功耗。若采用諸如FIFO類提高傳輸速度的措施．可為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存儲大容量數(shù)據(jù)提供一種通用、方便和可靠的解決方案。若采用支持USB2．0協(xié)議的器件，可大大提高傳輸速度．為數(shù)據(jù)分析提供有利手段。在野外采集數(shù)據(jù)時。該技術(shù)能盡量存儲所需的信息，因此它的應(yīng)用前景十分看好。