基于USB2.0的高性能移動存儲設備的設計

1、基于usb2.0的高性能移動存儲設備的設計：寫使能信號。在其升高沿時，指令、地址和數據鎖存到相應的寄存器中。該信號與at89c5131芯片的p3.6 信號銜接。：讀使能信號。在其下降沿時，輸出數據到i/o，同時，它還可以對內部數據地址舉行累加。該信號與at89c5131芯片的p3.7 信號銜接。cle：指令鎖存使能信號。當cle為高電平常，指令在 升高沿通過i/o端口送入指令寄存器。該信號與at89c5131芯片的p1.0引腳銜接。ale：地址鎖存使能信號。當ale為高電平常，地址在 升高沿送入地址寄存器。該信號與at89c5131芯片的p1.1引腳銜接。：片選信號。用于控制設備的挑選。當設備

2、忙時 為高電平而被忽視，當處于編程和擦除操作時設備不能回到備用狀態(tài)。該信號與at89c5131芯片的p1.2引腳銜接。r/ ：預備好/忙輸出。當它為低電平常，表示編程、擦除和隨機讀操作正在舉行，在操作完成后返回高電平；當芯片沒被選中或輸出禁止時，其為高電平常。該信號與 at89c5131芯片的p1.3引腳銜接。3. 固件設計實現(xiàn)本文設計的usb移動存儲設備采納bulk-only傳輸方式，遵循ufi指令規(guī)范。移動存儲設備固件的主要功能是響應usb總線的各種標準哀求，向主機返回設備的狀態(tài)信息；同時，解析接收到的scsi指令，舉行相應的指令處理和數據讀寫操作。固件設計采納中斷驅動，當at89c513

3、1從總線上接收到哀求包時，通過調用相應的中斷大事處理函數來實現(xiàn)，后臺處理usb傳輸，從而保證了閃存的迅速讀寫速率。主要中斷大事有：(1)主循環(huán)等待usb中斷，設置相應標記位。移動存儲設備插入主機后，主機向移動閃存的控制斷點0發(fā)出標準哀求，固件進入標準哀求處理函數，設備回送給主機所要求的相應描述符，調用相關驅動程序。(2)當usb主機通過bulk-in端口讀取閃存數據后，產生bulk-in端口中斷。(3)當at89c5131通過bulk-out端口接收到主機發(fā)送的指令字cbw后，觸發(fā)bulk-out端口中斷。31 響應usb總線標準哀求當usb移動存儲設備接入主機后，usb主機控制器對設備舉行總

4、線枚舉過程，首先向設備發(fā)送標準usb哀求get_descriptor來獲得最大數據包長度；接著發(fā)出set address哀求，為設備分配地址；用法新分配的地址再次發(fā)出get_descriptor哀求，讀取設備的配置信息4，如設備描述符、配置描述符、接口描述符、端口描述符和字符串描述符等，并挑選合適的驅動程序；最后，發(fā)出set configuration哀求配置端口屬性。usb設備通過控制端口響應usb標準哀求，實現(xiàn)主機和設備間的通信。除控制端口外，bulk-only傳輸方式還需支持bulk-in和 bulk-out端口。端口初始化代碼如下：void usb_init(void)uepnum=0

5、x00; uepconx=0x80;/端口0，控制端口uepnum=0x01; uepconx=0x86;/端口1，bulk-in端口uepnum=0x02; uepconx=0x82;/端口2，bulk-out端口ueprst=0x07; ueprst= 0x00;/端口復位uepien=0x07; usbien|=eeofint;usbaddr=fen; /功能使能位當控制端口配置勝利后，主機會發(fā)出inquiry、mode_sense、read_capacity等哀求，提供閃盤基本信息，如扇區(qū)大小、簇大小、閃盤容量等，當哀求結果正確后，便會發(fā)出read(10)指令，進入文件系統(tǒng)識別階段。3

6、2 解析scsi指令并處理ufi 指令規(guī)范基于 sff-8070i 和 scsi-2 的規(guī)范，總共定義了19個固定12字節(jié)長度的操作指令，用于 usb主機和 usb 移動存儲設備之間舉行指令字cbw (command block wrapper)、一般數據、狀態(tài)字csw (command status wrapper)的交換。usb移動存儲設備接收到來自于usb主機bulk-out端口發(fā)給其的cbw指令字后，根據scsi的指令格式舉行解析，得到其中的指令信息，如：格式化設備、查詢設備信息、讀寫設備等，對移動存儲設備執(zhí)行相應的指令后，向主機bulk-in端口返回狀態(tài)字 csw，報告指令執(zhí)行狀況，

7、主機按照反饋的狀態(tài)字打算是否繼續(xù)發(fā)送指令字或是數據。33 閃存的操作實現(xiàn)k9k2g08u0a芯片以頁為單位來舉行讀寫，以塊為單位舉行擦除。k9k2g08u0a支持的操作主要有幾種：讀操作(read)、頁編程 (page program)、緩存編程(cache program)、塊擦除(block erase)、塊復制(copy-back program)、隨機數據輸入(random data input)、隨機數據輸出(random data output)、復位(reset)、讀設備號(readid)、讀狀態(tài)(read status)等操作。在舉行寫操作之前，必需對寫單元所在塊舉行擦除，因此

8、事先需要對所擦除塊內容舉行保存。假如閃存存在壞塊，則在舉行讀、頁編程、塊擦除、塊復制等操作時會失敗，因此對壞塊要舉行提前檢測并舉行標注。芯片在出廠時，在每塊的第一頁和其次頁的2048列的首字節(jié)做出好壞標志，假如標記位不是ffh則為壞塊，基于此建立壞塊列表?；谄木売桑@里以寫操作過程為例描述閃存用法辦法。普通閃存的用法挨次是：塊擦除-編程-多次讀取-塊擦除， 對k9k2g08u0a芯片舉行數據寫的步驟如下：(1)將寫入數據扇區(qū)地址與壞塊列表對比，檢查錯誤扇區(qū)。若存在壞區(qū)，則繼續(xù)檢查下一扇區(qū)；(2)開拓緩沖區(qū)域，將寫入數據扇區(qū)的原始數據利用copy-back program方式保存到緩沖區(qū)；

9、(3) 利用block erase擦除要寫入的數據扇區(qū)；(4) 利用 page program操作將主機傳輸的數據寫到閃存中；(5)利用copy-back program操作將緩沖區(qū)的數據寫入指定扇區(qū)。k9k2g08u0a編程器件以頁為單位編程，它允許在單頁編程周期中對部分頁或一個甚至延續(xù)的多達2112個延續(xù)字節(jié)編程。一個頁編程周期由2個階段組成3：(1)串行數據加載階段：數據被加載到數據寄存器中，以輸入指令80h為標記，緊接著是5個字節(jié)的地址輸入和串行數據加載；(2)非易失性的編程階段：指令10h標記著該編程階段的開頭，將已加載的數據寫入實際的存儲單元，編程典型時光為200s。之后r/ 跳低

10、，進入閃存內部編程，最后進入讀狀態(tài)確認操作，指令70h表示讀狀態(tài)指令，i/o0表示讀到的狀態(tài)。頁編程實現(xiàn)代碼如下：void pagewrite(void ) /頁編程checkblock(startpage); /檢測壞塊列表if(firstp)/ firstp為1，開頭對一頁舉行寫操作，否則為0/片選信號有效f_ce=0; f_re=1; f_ale=0;f_cle=1;f_we=0;outputcommand(0x80); /輸入指令0x80f_we=1;f_ale=1;/發(fā)送地址開頭addrout (addr1); /得到頁地址，五個周期addrout (addr2); addrout (addr3); addrout (addr4); addrout (addr5);f_ale=0;firstp =0; writedata(buffblock); /將數據寫入