USB设备枚举与Mass Storage类协议实现

"这篇硕士学位论文主要探讨了USB接口在嵌入式系统中的实现，特别是主动USB接口和从动USB接口的开发。论文作者曹放在导师苑玮琦的指导下，研究了如何利用单片机实现与USB产品的直接交互，特别是在便携式仪器或嵌入式系统中实现外接海量存储功能。" 在USB技术中，设备被分为主机（Host）和从属设备（Slave）。主机通常由PC机扮演，而大部分USB产品作为从属设备。然而，随着嵌入式系统的普及，需要单片机能够直接与USB设备通信，因此主动USB接口的研究变得尤为重要。论文选取华邦公司的W78E54B作为主控芯片，Cypress公司的SL811HS作为USB主/从控制芯片，构建了一个能同时支持主动和从动模式的USB接口模块。 论文详细介绍了USB设备的枚举过程，这是USB设备接入主机后的重要步骤，主机通过执行一系列标准USB请求命令（如Set Address、Get Descriptor和Set Configuration）来识别和配置设备。枚举过程中，设备需提供诸如批量输出和输入端点号以及最大包尺寸等信息。实现这些命令的程序代码分别在SetAddress0、SetConfiguration0和GetDesc()函数中体现。 在枚举设备和获取描述符之后，论文讨论了Mass Storage类协议的程序设计，这对于USB闪存盘等存储设备至关重要。本系统支持的USB设备属于Mass Storage类，使用Bulk-Only传输协议，该协议基于SPC-2和RBC（Reduced Block Commands）指令集。Bulk-Only协议通过批量传输In和批量传输Out函数实现，包括CBW（Command Block Wrapper）和CSW（Command Status Wrapper）封包的发送与接收，以及特定的SPC-2和RBC指令，以实现对USB闪存盘的读写操作。 在主动USB接口的软件设计中，系统不仅实现了主机控制器驱动、核心驱动和用户软件，还支持设备的枚举和配置功能，以及Mass Storage类协议。此外，建立了一个简化版的FAT文件系统，使得对USB闪存盘的文件操作成为可能。从动USB接口的软件设计则涉及单片机固件程序和PC主机的驱动程序及应用程序，以确保模块作为从设备时与PC之间的数据传输。 实验结果表明，该系统运行稳定，代码简洁，具有良好的可移植性，可以方便地应用到其他单片机或DSP等嵌入式系统中。关键词包括主动/从动USB接口、USB闪存盘、单片机，反映了研究的核心内容。