嵌入式系统中的数据存储与交换

摘要

本论文深入地研究了嵌入式系统中数据存储和数据交换，提出了一套完整的嵌入式系统中数据存储和数据交换的设计方案，并详细介绍了其实现过程。　　本论文以NANDFlash和SD卡作为数据存储介质，采用通用的FAT16格式来设计文件系统，采用USB总线技术实现嵌入式系统与PC的数据交换。　　存储介质的选择方面，系统内部采用了体积小、大容量、低成本的NANDFlash，系统外部采用安全性高、容量大、性能佳的SD卡作存储容量扩展。基于三星ARM系列MCU，实现了NANDFlash和SD卡的硬件电路的设计及底层驱动程序的设计。　　本设计采用目前主流操作系统(Windows，Linux等)所支持的FAT16文件格式。实现了从格式化磁盘到文件的读写，再到建立多级目录等标准C中的几乎全部API函数，并且还实现了支持长文件名等附加功能。　　为了实现系统与PC的快速数据交换，本设计采用USB技术，提出在嵌入式系统上实现U盘的解决方案，在程序总体架构上本文引入了中断、DMA、主循环三者互相结合的方法，使系统结构更清晰，实现了嵌入式系统的高速数据交换。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2系统整体设计方案

第二章NAND FLASH及其软硬件设计

2.1 K9F1208U0M性能特点及管脚说明

2.1.1 K9F1208U0M芯片的性能特点

2.1.2 K9F1208U0M芯片的管脚说明

2.2整体设计方案

2.2.1 MCU选择

2.2.2驱动整体方案

2.3硬件设计

2.4命令接口层设计

2.5无效块的管理

2.5.1总体方案

2.5.2映射表建立

2.5.3映射表初始化

2.5.4映射表查找

2.5.5映射表更新

2.6应用程序接口层

2.6.1初始化

2.6.2读逻辑页

2.7 K9F1208U0M与S3C2410X软硬件设计

第三章SD卡及其软硬件设计

3.1 SD卡特点和工作原理

3.1.1 SD卡的基本结构

3.1.2 SD卡的主要特点

3.1.3 SD卡的管脚说明

3.1.4 SD卡内部寄存器

3.2总体设计

3.2.1 SD卡两种总线模式的选择

3.2.2 SPI总线模式

3.3 SD卡与S3C2410硬件接口设计

3.4驱动设计

3.4.1传输单字节

3.4.2 SD卡上电初始化过程

3.4.3 SD卡的读写操作

第四章文件系统

4.1整体设计方案

4.1.1文件系统选择

4.1.2文件系统设计要点

4.1.3文件系统模块划分

4.2主引导扇区

4.3 FAT16分区

4.3.1分区引导扇区

4.3.2 FAT区

4.3.3根目录区

4.4 FAT16存储原理

4.5系统格式化

4.6文件系统初始化

4.7文件打开

4.7.1函数原型

4.7.2实现过程

4.8文件读写

4.8.1函数原型

4.8.2实现过程

4.9目录的实现

4.10长文件名的实现

4.10.1长文件名简述

4.10.2长文件名压缩

4.10.3长文件名的存储

4.11多任务互斥操作

4.12文件的随机读写

4.13多种存储介质

4.14可移植性

第五章U盘的实现

5.1 USB总线概述

5.2整体方案

5.2.1器件选择

5.2.2 Mass Storage协议

5.2.3 USB标准设备请求

5.2.4 Bulk-Only传输协议

5.2.5 SCSI指令集

5.3基于S3C44B0X的U盘的开发

5.3.1 PDIUSBD12简介

5.3.1硬件电路设计

5.3.2固件编程整体框架

5.3.3 PDIUSBD12的命令接口

5.3.4主程序

5.3.5中断服务子程序

5.3.6枚举过程

5.3.7提供描述符

5.3.8 Bulk-Only传输协议的实现

5.3.9 SCSI指令处理

5.3.10读写命令

5.3.11双U盘的实现

5.3.13 USB固件编程总结

5.4基于S3C2410X的U盘的开发

5.5调试方法

第六章总结

参考文献

致谢