USB项目技术报告（基于ARM7的U盘开发）

### USB项目技术报告（基于ARM7的U盘开发） #### 一、项目背景 ##### 1.1 PC接口简介 个人计算机（PC）中的接口主要包括串行接口和并行接口两大类。通常，CPU与存储器之间采用并行接口以实现高速数据传输，而外部设备与主机之间的连接则更多地采用串行接口。 - **并行接口**：早期的并行接口标准，例如Centronics，主要应用于打印机等设备。SCSI（Small Computer System Interface）标准则被广泛应用于高速设备，如扫描仪和硬盘驱动器。 - **串行接口**：RS232是最古老的串行接口之一，但由于传输速率较低，已经被逐步淘汰。而USB（Universal Serial Bus）和IEEE 1394（FireWire）这两种高速串行接口则成为新的发展趋势。其中，USB 1.1 提供了1.5Mbps或12Mbps的传输速率，而USB 2.0更是达到了480Mbps的传输速率。 - **局域网接口**：在局域网中，以太网接口的应用最为广泛，传输速率可达100Mbps甚至更高。 ##### 1.2 USB接口分析 USB接口是一种高速、灵活的总线接口，设计初衷是为了提高用户的使用便利性。与其他通信接口相比，USB具有以下特点： - **易于使用**：USB支持热插拔功能，所有配置过程都由系统自动完成，无需用户干预。 - **传输速率**：USB支持三种不同的数据传输速率：1.5Mbps（低速）、12Mbps（全速）和480Mbps（USB 2.0规范）。即便是最低速的模式，其有效传输速率也远超传统串行接口。 - **成本效益**：USB接口芯片的价格相对较低，这使得USB设备的开发与应用更为普及。 ##### 1.3 USB器件的选择 在进行USB设备开发时，选择合适的USB控制器至关重要。市面上主要有两种类型的USB控制器： - **带USB接口的单片机**：这类控制器适用于对系统结构和指令集熟悉的开发者，如Cypress公司的EZ-USB（基于8051）。 - **纯粹的USB接口芯片**：这类芯片只负责USB通信，需要额外的微处理器来处理协议和数据交换。常见的产品包括Philips公司的PDIUSBD11/12 和 NS公司的USBN9603/9604等。这类芯片的优点在于价格便宜、接口方便、可靠性高。 #### 二、关键技术细节 本项目的核心是基于ARM7处理器和PDIUSBD12 USB芯片开发U盘。 - **ARM7 MCU**：ARM7是一种高性能的微控制器单元(MCU)，广泛应用于嵌入式系统中。它的优点包括功耗低、集成度高、性能优异等特点，非常适合用于U盘开发。 - **PDIUSBD12**：这是Philips公司的一款支持USB 1.1标准的USB控制器芯片。该芯片提供了与ARM7 MCU之间的并行接口，简化了硬件设计。 #### 三、项目实施过程 本项目的实施主要包括以下几个关键步骤： 1. **硬件设计**：设计基于ARM7和PDIUSBD12的硬件电路板。这一步骤涉及到芯片的选择、电路布局、信号完整性等问题。 2. **软件开发**：编写驱动程序和其他必要的软件组件，以便于ARM7能够通过PDIUSBD12与PC进行数据交换。 3. **测试与调试**：通过一系列的测试和调试确保U盘能够稳定工作，并达到预期的性能指标。 #### 四、技术难点及解决方案 - **硬件设计的复杂性**：由于ARM7和PDIUSBD12之间的接口需要精心设计，以确保信号完整性和稳定性，因此在硬件设计阶段可能会遇到挑战。解决方法是仔细阅读芯片手册，利用专业的PCB设计软件进行设计。 - **软件编程难度**：ARM7的编程需要熟悉汇编语言或C语言。对于PDIUSBD12的控制，则需要理解USB协议栈的工作原理。解决这个问题的方法是深入研究相关的技术文档和示例代码。 #### 五、结论与展望 该项目成功实现了基于ARM7的U盘开发，不仅展示了ARM7和PDIUSBD12芯片的强大能力，也为未来的嵌入式系统开发提供了宝贵的经验和技术参考。随着USB 3.0和更高版本标准的出现，未来基于ARM架构的U盘开发将进一步提升数据传输的速度和效率。