基于USB移動(dòng)存儲(chǔ)的鋼絲繩探傷報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言
在鋼絲繩探傷檢測(cè)中，要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)傳感器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)交換。USB移動(dòng)存儲(chǔ)器具有攜帶方便、操作快捷、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。隨著其技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)使用單片機(jī)控制來完成移動(dòng)存儲(chǔ)這一過程成為了工控領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
2 USB功能模塊簡(jiǎn)介
2.1模塊概述
USB[1]是―種查詢(Polling)總線，由主控制器啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳輸。USB上所掛連的外設(shè)通過由主機(jī)調(diào)度的(Host-Scheduled)和基于令牌的(Token-Based)協(xié)議來共享USB帶寬。目前，絕大多數(shù)Host功能角色被集成在各種類型的PC機(jī)（或以上層次機(jī)器）上。各種各樣的基于USB 的移動(dòng)設(shè)備，包括USB 移動(dòng)存儲(chǔ)器、帶USB 接口的數(shù)碼相機(jī)等都集成USB Slave功能角色。這樣，就導(dǎo)致這些作為USB Slave 的USB 接口的數(shù)字設(shè)備無法應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。解決這一問題的根本辦法就是在需要使用USB 設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)中集成USB Host 功能模塊，使之具有與USB Slave設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。而MemMaster[2]模塊就具有這種功能。
MemMaster 作為 USB 系統(tǒng)中的 Host 設(shè)備，帶有一個(gè) Root HUB，可供用戶接入作為 Slave 的USB 移動(dòng)存儲(chǔ)器。該 MemMaster 模塊遵守 USB 1.1 協(xié)議規(guī)范，支持所有基于 USB 的移動(dòng)存儲(chǔ)器，支持 FAT12、FAT16 文件系統(tǒng)。MemMaster 模塊可以模塊的方式，通過總線集成到用戶的數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中，以提供用戶將獲得的數(shù)據(jù)通過該模塊以文件的形式保存在移動(dòng)存儲(chǔ)器中，以便需要時(shí)在 PC 機(jī)中進(jìn)行處理。
MemMaster在集成到用戶系統(tǒng)中后，表現(xiàn)為用戶系統(tǒng)的一個(gè)外部雙端口RAM。用戶系統(tǒng)通過向該外部RAM的指定區(qū)域?qū)懭朊詈拖鄳?yīng)的數(shù)據(jù)，來控制MemMaster模塊的操作，并且從指定區(qū)域讀出響應(yīng)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)來獲得MemMaster模塊提供的服務(wù)。通過這樣的方式，雙方實(shí)現(xiàn)協(xié)議交互。
2.2 硬件配置
MemMaster支持 USB 1.1 標(biāo)準(zhǔn)，最大寫入速率達(dá)100KB/s（與測(cè)試環(huán)境有關(guān)），輸入電壓 5V，工作電流 100mA（不包括USB 移動(dòng)存儲(chǔ)器）。INTR 引腳作為從 RAM 到單片機(jī)的中斷信號(hào)，BUSYR 作為 RAM 的工作信號(hào)，SEMR 作為同步信號(hào)，CER 作為片選信號(hào)，其他引腳在此不做詳述。
2.3 接口使用
MemMaster 通過雙端口 RAM，直接通過總線與用戶的單片機(jī)系統(tǒng)相連。因此，就用戶單片機(jī)系統(tǒng)而言，MemMaster 表現(xiàn)為一個(gè)外置的 RAM，而該 RAM 中的部分區(qū)域不能使用、部分區(qū)域被用作協(xié)議命令和數(shù)據(jù)的交互，剩余的部分可以由用戶自行控制使用。在雙端口 RAM 中，區(qū)域分配如下：
0x0000-0xF8F區(qū)域已經(jīng)被系統(tǒng)占用；
0x5F80-0x5FBF共64字節(jié)用于存放系統(tǒng)命令；
0x5FC0-0x5FFF共64字節(jié)用于存放系統(tǒng)響應(yīng)；
0x6000-0xDFFF共32768字節(jié)用于存放數(shù)據(jù)部分；
0xE000-0xFFFD為用戶系統(tǒng)可使用區(qū)域；
0xFFFE-0xFFFF兩個(gè)字節(jié)被用作系統(tǒng)協(xié)議交互指示，用戶不可用于數(shù)據(jù)存放。
用戶系統(tǒng)與 MemMaster 系統(tǒng)的協(xié)議交互命令包括2種類型：Command 和 Response。Command 由用戶系統(tǒng)發(fā)往 MemMaster 系統(tǒng)，而 Response 為相反方向，由 MemMaster 發(fā)往用戶系統(tǒng)。具體的實(shí)施在第四節(jié)中有介紹。