分散式智能测控终端的研制——基于单片机的大容量固态存储技术的设计实现

摘要

本文结合采用现在计算机业界标准的USB总线技术和大容量存储应用技术,在单片机系统的平台上开展对大容量数据固态存储技术的应用研究,成功地在MSP430单片机系统中集成了对USB Mass Storage Class设备的驱动支持,使得现场数据的存储相对数据采集来讲其物理空间上的限制得以大幅度的缓解.文中首先分析了目前现场数据的固态存储技术现状,再结合当前的USB总线技术进行数据现场存储的方案的设计,详细阐述了USB体系的结构、USB、BULK ONLY、SCSI等协议的集成以及计算机FAT文件系统的实现等关键技术问题,并在这些技术的基础上讨论了整个智能测控终端的结构实现.整个过程在水文信息自动化的背景下开展实验,并进行了技术上的验证,结果表明,这种智能测控终端在技术上是可行的,并且是可靠的,为水文信息自动化的固态存储技术应用实现了一个突破.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究的目的

1.2研究的技术背景

1.3主要的研究工作

第二章水情测控终端介绍

2.1水情遥测系统的介绍

2.2现有的数据固态存储技术

2.3数据通信方式

第三章终端的结构设计

3.1硬件结构设计

3.1.1单片机

3.1.2系统电源

3.1.3数据采集

3.1.4控制输出

3.1.5 固态存储接口

3.1.6数据通信接口

3.2软件结构设计

3.2.1系统主程序

3.2.2数据采集和处理

3.2.3大容量数据的现场固态存储

3.2.4数据的GSM通信

第四章USB设备信息的加载

4.1 USB设备描述配置信息的加载

4.1.1 USB主控制芯片的初始化

4.1.2 USB设备的标准控制传输

4.1.3 USB设备的描述信息的加载

4.2 USB设备文件系统信息的加载

4.2.1 FAT文什系统解析和实现

4.2.2单片机程序中对设备文什系统信息的加载

第五章USB协议栈的研究实现

5.1 USB协议的解析和实现

5.1.1 USB体系结构

5.1.2 USB协议的实现

5.2 Mass Storage类的BULK_ONLY协议的分析和实现

5.2.1协议的分析

5.2.2协议的实现

5.3 SCSI命令集的分析和实现

5.3.1 SCSI命令的分析

5.3.2 SCSI命令的实现

5.4协议的集成实现

第六章终端运行的特性分析

6.1终端的大容量存储特性分析

6.1.1存储操作的擦写次数

6.1.2存储容量的使用年限

6.2低功耗特性分析

6.2.1芯片和器件的选型上执行低功耗原则

6.2.2硬件结构设计上执行低功耗原则

6.2.3软件设计中执行低功耗原则

6.3可靠性分析

6.3.1自我诊断

6.3.2数据的异常分析处理

6.3.3操作日志

6.3.4数据的安全

第七章总结与展望

7.1终端软件系统结构的进一步探讨

7.1.1进程主调度子系统

7.1.2内存管理子系统

7.1.3虚拟文件子系统

7.1.4进程间的通信机制

7.1.5单片机软件系统的启动运行模式

7.2应用的展望

参考文献

致谢

附录

附录A USB规范中的标准命令格式

附录B实验图示

附录C在U盘中创建的文件实例