USB HOST技术在测井仪中的应用研究

摘要

在油井测试技术中，传统的测井仪数据存储量有限，通常采用RS232总线将采集到的数据传输给上位机。但由于测井是野外工作，数据采集量大，传统的数据采集存储方式难于满足生产发展的需求。本文针对该问题，利用SL811HS和196单片机设计了USB HOST嵌入式存储模块进行大容量数据存储。该嵌入式存储模块基于Mass Storage类的单批量(Bulk-Only)传输协议和FAT16文件系统，能对普通低功耗Flash存储设备进行数据传输及配置。 本论文主要介绍了USB HOST嵌入式数据存储模块设计的全过程，包括USB1.1协议的研究、USB HOST嵌入式数据存储模块的硬件设计和软件设计。在USB1.1协议研究中重点研究了主机协议部分以及支持Flash存储设备所用的MassStorage类协议。在硬件设计部分，阐述了以SL811HS芯片为核心的USB HOST模块的设计过程，对关键的部分做了详尽的分析。整个设计是按照数据和信号传输流程进行的，同时为解决数据采集和存储之间时序不一致的问题，设计了数据缓冲区。软件设计部分采用分层次自下而上设计方法。按照硬件相关层、底层驱动层、客户端软件层和上位机软件层来组织，使整个系统具有更好的逻辑性和可移植性。其中底层驱动层涉及了USB1.1主机协议、Mass Storage类协议和FATl6文件系统这三个协议，该部分是整个设计的重点。 和传统的数据采集存储方法相比较，USB HOST技术的应用提高了测井仪系统的便携性，同时还可方便的进行大容量数据的存储。应用结果表明，该模块的设计合理，且能够正确地存储数据，具有实用和推广的价值。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2 USB简介

1.3 USB HOST技术简介

1.4研究内容和方案

1.4.1设计目标

1.4.2研究内容和方案

第二章USB总线协议研究

2.1 USB系统的描述

2.2总线拓扑结构

2.3 USB的物理层

2.4有关USB的两个重要概念

2.5 USB设备

2.5.1 USB集线器(Hub)

2.5.2总线枚举

2.5.3设备的上电

2.5.4设备的挂起

2.6 USB主机

2.7 USB通信流

2.8传输类型

2.8.1控制传输(Control Transfer)

2.8.2同步传输(Isochronous Transfer)

2.8.3中断传输(Interrupt Transfer)

2.8.4批量传输(Bulk Transfer)

2.9USB数据通信协议

2.9.1域的类型

2.9.2包的类型

2.9.3总线处理操作的格式

2.9.4数据触发同步与重试

2.9.5低速处理操作

2.9.6错误检验与恢复

2.10本章小结

第三章USB HOST模块硬件设计

3.1基于USB HOST技术的测井仪系统的原理及其组成

3.2 USB HOST接口芯片的选择与连接

3.2.1 USB HOST接口芯片的选择

3.2.2 SL811HS功能模块

3.2.3 SL811HS的相关寄存器

3.3 80C196KC单片机的简介

3.4 SL811HS的接口电路

3.5地址译码电路

3.6时钟模块

3.7电源模块

3.8本章小节

第四章USB HOST模块底层驱动设计

4.1主机控制器驱动程序设计

4.1.1初始化模块

4.1.2 USB设备枚举模块

4.2应用程序设计

4.2.1 Mass Storage协议

4.2.2文件系统

4.3本章小结

第五章客户端软件及上位机软件设计

5.1数据采集存储

5.2时钟模块子程序

5.3上位机软件设计

5.3.1文件的读取

5.3.2数据结果仿真

5.3.3采样实验

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢