大连东软信息学院
本科毕业设计（论文）开题报告
系所：
电子工程系
专业：
班级：
姓名：
学号：
开题日期：2013年11月22日
论文
题目
基于51单片机的USB控制器的硬件设计与实现
选
题
的
背
景
、
目
的
和
意
义
由于多媒体技术的发展，对外设与电脑主机之间的数据传输率有了更高的需求，因此，USB总线技术应运而生。从USB的诞生到现在已经有了很大的进步，从最初的USB1.0到现在的USB3.0的技术发展，USB的使用变得越来越广泛。近年来，USB接口以其快速、即插即用、使用安装方便等优点逐渐成为现代数据传输的发展趋势。与老式的计算机接口相比，USB总线具有诸多优点，因此USB己经成为计算机相关外围设备的主流接口。从国外的发展情况来看，人们对USB技术极为关注，这从USB规范的改进速度和国际市场上基于USB产品普及程度可以看出。由于USB的各种协议都是国外提出的，国内目前对USB系统的研究主要在实际应用方面，例如国内现在生产的计算机都配置了USB接口，一些以往的计算机通用外设和主流的数码产品中也广泛采用USB技术。另外，现在飞速发展的嵌入式系统中也广泛使用USB技术，并成为当今嵌入式开发和应用中的一个热点。
机与设备的设计[J].微计算机信息，2005,(11).
[7]路永坤.基于USB接口的数据采集模块的设计与实现〔J].自动
化仪表，2005,26(2):3 5一37.
指导教师评语及改进意见
□同意开题□不同意开题
指导教师签字：年月日
系评语及改进意见
□同意开题□不同意开题
系主任签字（盖章）：年月日
方案二：单片机采用STC89C52RC，USB芯片采用PDIUSBD12。
方案二优点：成本低，且两种芯片搭配使用的成功案例较多。
方案二缺点：STC89C52RC性能有限，在数据处理上会略显吃力。
综上所述，本设计以测试为主，选择方案二即可。
选
题
特
色
和
预
期
成
果
使用单片机采用STC89C52RC和USB芯片采用PDIUSBD12实现一个假U盘设备。当设备连接到电脑上后，设备被电脑识别为一个大容量存储设备，采用USB供电，插到电脑上后进入“我的电脑”，可以看到多出一块磁盘。里面会有一个测试文本文件TEST.TXT,占用了一定存储空间，这是在单片机固件程序中模拟的一个文件，文本文件内的内容是在固件代码中设置好的，可以对这个文件进行读写。以此来实现模拟U盘的控制。就是在单片机的内部模拟一个FAT16的文件系统，做一个假U盘。
一个扇区也叫引导扇区，它含有对文件系统识别的关键信息。根目录区存放目录项，每个目录项为32个字节，记录一个文件或目录的信息。FAT区即文件分配表，操作系统分配磁盘空间按簇来分配的。同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区
域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号，对一个文件的最后一簇，则要指明本簇无后继簇。这些都是由FAT表来保存的，FAT表的对应表项中记录着它所代表的簇的有关信息:诸如是否空，是否是坏簇，是否已经是某个文件的尾簇等。目录项所占的最后一个扇区之后，便是真正存放文件数据的位置了。
工
作
进
度计Βιβλιοθήκη 划主要参
考
文
献
[1]Cypressse miconductorco rporation.S L811H Sd ates heet[M ] .2002.
[2] Microsoftco rporation.F ATF ileS ystemS pecification[M ] .19 99.
[3]Compaq,In ter,M icorsoft，NEC.U niversalS erialB usS pecification
应
用
原
理
和
理
论
依
据
U盘属于大容量存储设备，当U盘枚举成功后，主机与USB设备通过BULK-ONLY传输方式传输数据，所有的通信数据都通过BULK-IN和BULK-OUT端点传输。在这种传输方式下，有CBW,CS W和普通数据三种类型的数据在USB和设备之间传送。命令块包CBW (command block wrapper)是从USB Host发送到设备的命令，命令格式遵从接口bInterfaceSub-Class中所指定的命令块，这里为SCSI传输命令集。USB设备需要将SCSI命令从CBW中提取出来，执行相应的命令，完成以后，向Host发出反映当前命令执行状态的CSW,H ost根据CSW来决定是否继续发送下一个CBW或是数据。Host要求USB设备执行的命令可能为发送数据，则此时需要将特定数据传送出去，完毕后发出CSW，以使Host进行下一步的操作。U盘一般支持FAT16文件系统，它可以分成保留区、FAT区、根目录区、数据区4个部分保留区的第
[M ]. Re visionl.1 ,19 98.
[4]史波，田凯通用串行总线USB技术概述【1l.信息技术,20DI,(4 )
[5]许永和.8051单片机USB接口程序设计【M].北京:北京航空航天大学出版社，2004.
[6]冉光志，赵明生.基于SLSII H ST和S3C4510B的嵌人式USB主
方
案
论
证
分
析
方案一：单片机采用C8051F340单片机，USB芯片采用PB375A。
方案一有点：C8051F340单片机整体性能较高，搭配USB芯片采用PB375A使用后，设计的产品性能较高，可以得到更好的使用体验。
方案一缺点：C8051F340成本较高，且设计较为复杂，并且USB芯片采用PB375A的现有资料较少，开发起来少有难度。