問題與挑戰(zhàn)
作為現(xiàn)今普遍接受的移動(dòng)存儲(chǔ)工具,USB閃存盤在各種嵌入式系統(tǒng)中也獲得廣泛應(yīng)用。
本文介紹低成本PIC控制器通過USB2.0全速接口與閃存盤進(jìn)行連接的實(shí)現(xiàn)過程，并著重針對(duì)PIC微控制器和VinculumUSB接口芯片說明有關(guān)嵌入式接口的硬件設(shè)計(jì)以及程序的編寫。
如今各種閃存盤和USB外設(shè)價(jià)格已相當(dāng)?shù)土?并被廣泛應(yīng)用到帶USB接口的PC中.而要將它們應(yīng)用于8位或16位嵌入式系統(tǒng)中,如何解決成本和功耗等問題才是關(guān)鍵.這其中的原因主要是這類系統(tǒng)中用到的嵌入式控制器，如Microchip公司推出并得到廣泛應(yīng)用的PIC系列器件具有多種存儲(chǔ)密度和外設(shè)，但由于缺乏接口、資源和性能，無法作為USB的主控制器。
在實(shí)際應(yīng)用中，可用VNC1LVinculum控制器來實(shí)現(xiàn)這種連接，該芯片提供了作為系統(tǒng)控制器的PIC和USB2.0全速端口之間的接口，順利實(shí)現(xiàn)與USB閃存盤的連接，同時(shí)該方案具有很短的執(zhí)行時(shí)間和最小系統(tǒng)成本。Vinculum基于定制處理器內(nèi)核，有兩個(gè)直接存儲(chǔ)訪問(DMA)引擎以加快數(shù)據(jù)傳輸和32位數(shù)字協(xié)處理器優(yōu)化文件系統(tǒng)的計(jì)算，所有這些都在一個(gè)芯片里完成 ，芯片帶有64K嵌入式閃存和4K內(nèi)部數(shù)據(jù)SRAM。
Vinculum專門針對(duì)嵌入式USB控制器市場(chǎng)，只需要很少外部支持元件。Vinculum核與常用MCU核相比的一個(gè)主要特點(diǎn)是其代碼長度大幅縮短，減少內(nèi)核在代碼上的開銷，因此可以在單芯片e-Flash存儲(chǔ)器里裝入更多功能，這一特點(diǎn)也正好可以彌補(bǔ)基于PIC的嵌入式系統(tǒng)的不足。系統(tǒng)原理圖見圖1，通過Vinculum將小型PICMCU連到USB“A”連接器上，然后就可以連接USB閃存盤了。
搭建模擬系統(tǒng)
PIC是系統(tǒng)控制器，通過通用I/O引腳(引腳9、10、11上的RC0、RC1、RA2)接收從傳感器或其他來源傳過來的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后用數(shù)據(jù)流將數(shù)據(jù)寫入閃存盤上的文件里。命令和數(shù)據(jù)通過TXD(引腳6)傳到VNC1L的RXD(引腳32)，VNC1L在USB閃存盤上生成FAT12/16/32文件并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過USB2DM(引腳28)和USB2DP(引腳29)和閃存盤通信。數(shù)據(jù)也用同樣引腳讀出，然后將數(shù)據(jù)通過VNC1L的TXD(引腳31)傳到PIC的PXD(引腳5)以供系統(tǒng)固件使用。
在PIC引腳2和3之間接入一個(gè)20MHz晶振可在其UART接口獲得高達(dá)115200bit/s波特率，而使用內(nèi)部8MHz振蕩器只能獲得最高9600bit/s波特率，因此加接晶振可提高系統(tǒng)性能。PIC的IO引腳RC2和RC3都被固件使用，以模擬與VNC1LUART連接的RTS/CTS握手信號(hào)。系統(tǒng)由PIC上的固件控制，數(shù)據(jù)傳輸則由PIC發(fā)出的指令控制，該指令由Vinculum上的標(biāo)準(zhǔn)固件進(jìn)行解釋。雖然說起來很簡(jiǎn)單，但完成設(shè)計(jì)還有其他一些工作要做，例如器件還需要電源、控制時(shí)鐘的晶振以及編程。
系統(tǒng)需要標(biāo)準(zhǔn)的5V250mA電源(PSU)，可為USB“A”連接器提供高達(dá)200mA電流，同時(shí)為VNC1L和PIC各提供25mA驅(qū)動(dòng)電流。VNC1L采用3.3v電源，由一個(gè)3.3vLDO調(diào)壓器提供，它帶有一個(gè)5v容限IO引腳，可使其連到PIC而不需要用到電平轉(zhuǎn)換器。在低功耗應(yīng)用中，VNC1L不工作時(shí)可進(jìn)入2mA睡眠模式，如需喚醒器件，只需觸發(fā)RART接口的振鈴指示(RI)引腳(引腳38)。如果它連到RXD線上(如圖所示)，就可以用一個(gè)空命令觸發(fā)以喚醒器件。
該設(shè)計(jì)還包括一個(gè)雙色LED指示器，由引腳16和18推動(dòng)。它可以顯示是否成功連上USB閃存盤并可以訪問文件系統(tǒng)。
