USB Host总线解决方案

USB Host总线解决方案

ARM读写U盘/移动硬盘模块说明书

目录

1. 概述 (2)

2. 应用 (2)

3. USB简介 (2)

4. 硬件介绍 (2)

4.1 CPU结构 (3)

4.2 管脚定义 (3)

4.3 接口使用 (5)

5. 工作指示灯说明 (6)

6. 软件开发 (6)

6.1 概述 (6)

6.2 功能实现 (7)

6.2.1 数据结构 (7)

6.2.2 代码的实现 (11)

6.2.2.1 系统命令/响应消息 (11)

6.2.2.2 系统命令/响应及其数据部分 (12)

6.2.2.3 用户系统创建文件及其实现过程 (12)

6.2.2.4 用户系统写文件的过程实现 (14)

6.2.2.5 INTR触发用户系统外部中断服务程序 (17)

7. 说明 (18)

1. 概述

ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案（也即Master）作为一个模块嵌入到应用方的系统中，通过总线方式实现与应用方系统的通信。

该解决方案实现了将应用方基于文件系统级操作，将命令通过总线写入Master模块的双口RAM的指定地址，在完成相应的操作后，再从双RAM的指定地址读出相应的响应，以此实现通过Master模块对USB接口磁盘进行访问。用户对USB磁盘的访问总体上分为三大类：磁盘操作（如打开/关闭磁盘、读取磁盘信息等）、目录操作（创建/删除目录、Dir等）和文件操作（打开/关闭文件、读/写文件等）。具体操作见《USB Host 解决方案—HostModule 系统协议v2.0》。

用户对Master模块的使用主要包括2个方面：硬件说明和软件开发。

2. 应用

ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案适用于工业中的数据采集，如：绣花工业中的花样采集等等。

3. USB简介

因为本产品用到的是移动硬盘，而目前市场上移动硬盘基本都是以USB接口而进行通信的，所以简单介绍USB。

USB（Universal Serial Bus）是由Compaq、HP、Intel、Lucent（朗讯）、Microsoft、NEC和Philips七家公司联合推出的新一代标准接口总线。该总线是一种连接外围设备的机外总线，最多可连接127个设备，为微机系统扩充和配置外部设备提供了方便。USB规范有多种版本，最早的版本是1994年11月推出的USB 0.7版。1996年1月推出了标准版本USB l.0，目标是为中低速的外围设备提供双向、低成本的总线，数据传输率最高为12Mb/s。但是随着微机系统及其外设性能和功能的增强，需处理的数据量越来越大，2000年4月又推出了新的USB规范—USB 2.0。在新版本中，增加了一种480Mb/s的数据传输率，以满足日益复杂的高级外设与PC机之间的高性能连接需求。

USB2.0是USB的自然升级，它在保留原有USB规范的基础上又提供了更高的带宽，并且与现有的外设保持完全兼容。USB还有一个显著优点就是支持热插拔，也就是说在开机的情况下，你也可以安全地连接或断开USB设备，达到真正的即插即用。

今后，USB将取代当前PC上的串口和并口。

4.硬件介绍

ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案的硬件主要为ARM 系列主控芯

片，NOR flash,双口RAM，SDRAM，它是通过双端口RAM，直接以总线方式与用户系统相连。就用户系统而言，ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案表现为一个外置的RAM，而该RAM中的部分区域被用作协议命令和数据的交互、部分区域保留和作用双方同步信息交互。

4.1 CPU概述

ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案采用的是ARM内核来控制系统和处理各种不同的数字信号。4KB数据存储和4KB的指令存储。工作方式是以文件形式工作。

4.2 管脚定义

ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案模块提供了与用户相关的三个接插接口，分别J1、J6和USB-B1。（J7是为接JTAG仿真用，用户可以不用关心。）实物图如图1和图2所示，分别说明如下。

图1 ARM读写U盘/移动硬盘模块——USB Host总线解决方案实物图

图 2 转接王1 型实物图

J1—与用户系统总线接口

用于通过访问双口RAM实现与用户系统交互的接口，如图3所示。

图3 Master J1接口示意图

该接口5个管脚定义如表1所示。

上表中，有关管脚定义如下： 1. AR0－AR15：地址总线； 2. DR0－DR7：数据总线；

3. INTR 、BUSYR 、SEMR 、CER 、RDR 、WRR ：系统控制线；

● INTR 为双端口RAM 向用户MCU 提供的外部中断； ● BUSYR 用于双端口RAM 忙指示（目前未使用）； ● SEMR 用于信号量同步，需要上拉到高电平； ● CER 与SEMR 用于实现片选； ● RDR 与WRR 分别用于读写操作。 4. 31、32管脚未使用；

5. 33与34分别为GND 和VCC-5V 。

有关连接方式见参考电路图[Eval Sch.pdf ]。在本系统的实现中，目前使用到的管脚是：INTR 、CER 、SEMR 、RDR 和WRR 。BUSYR 目前未使用，可以不接。特别地，建议用户将INTR 连接到用户系统MCU 的外部中断管脚，并使用外部中断。注意，使用中需要将SEMR 拉高（始终拉高即可）以确保读取操作正常。

J6－2.00mm 间距的USB 接口

J6的接口定义与USB-B1是完全相同的，设置J6只是针对用户无法使用板上USB 母插座时，将USB 线连接到用户板上，由用户在自己的板上决定USB 母插座的位置（或者使用连接直接连接到固定在面板上的USB 母插座上）。

USB-B1－标准USB 接口

USB-B1为标准USB 接口，用户焊接A 类USB 母插座。用户可以根据需要（用户产品的外壳定义等）决定是否使用该插座。如果不使用该插座可以将USB-B1悬空，通过J6将USB

接口连接到用户板上。

4.3

接口使用

ARM

读写U 盘/移动硬盘模块——USB Host 总线解决方案通过双口端口RAM,

直接通过总线与用户的单片机系统相连。因此，就用户单片机系统而言，ARM 读写U 盘/移动硬盘模块——USB Host 总线解决方案表现为一个外置的RAM ，而该RAM 中的部分区域不能使用、部分区域被用作协议命令和数据的交互，剩余的部分可以由用户自行控制使用。有关双端口RAM 中区域的划分如图所示：其基地址为0x40000000.

0xFFF80x0000保留区域

协议命令和数据区域

消息交互区域

0xFFFE 0x0008

0xFFFF

图4 ARM 读写U 盘/移动硬盘模块——USB Host 总线解决方案上双口RAM 内存区域分配

软件开发

在双端口RAM 中，区域分配如下：