基于TMS320C6713控制的USB数据存储系统设计

图4给出TMS320C6713存储空间分配表。由图4可知，存储空间CEl的地址范围是0x90000000~0xA0000000，因此可设定TMS320C6713地址总线经CPLD相关编码后SL811HS的片选地址是0x90080006，HOST USB数据寄存器的存储空间为0x90080006。地址寄存器为0x90080007。

3 软件设计

软件设计含有初始化和驱动两部分程序。前者用于完成芯片支持库(Chip Support Library，简称CSL)提供的标准方法．以访问和控制片上外设设备的初始化、软件变量的初始化及使能中断(总中断、NMI中断)等。TMS320C6713控制SL811HS对U盘操作的软件设计分为：①针对SL811HS编写USB主机控制器驱动程序；②系统调用驱动程序，以完成U盘数据读写的应用程序。

3．1 USB设备的配置

在设备检测阶段，SL8llHS通过读取中断状态寄存器判断中断类型。当中断类型为检测到设备插入时(U盘插入USB插座会产生中断)，配置USB设备即U盘。同时还需使能SL811HS的1 ms SOF，以便进行数据帧的同步。此时，可通过setup结构的数据包(8字节)向USB设备的控制端点O(默认控制端点和默认地址)发送命令。

当采用setup数据包配置U盘时，需将U盘的地址写入SL811HS的寄存器4；将数据包的类型和U盘的控制端点写入SL811HS的寄存器3。U盘配置过程的主要流程如图5所示。在U盘的配置过程完成后，主机与USB设备之间的通信必须使用设置的地址。默认地址0不再有效，传输端点则为读取配置描述符中所定义的端点号。

3．2 传输流程设计

在与U盘之间传输大量数据时，需要利用描述符提供的In，OUt端点传送数据，并遵循Bulk—Only传输协议．其传输过程一般分为3个阶段。

根据USB的协议规范，所有的传输都需由DSP启动．即TMS320C6713首先向设备的OUT端点发送一命令(CBW数据包)，请求传输，在数据包中设定下一步的数据传输方向。若为设备到TMS320C6713，则当CBW发送成功后，从设备的IN端点读取CBW中规定长度的数据；若为TMS320C6713到设备，则当CBW发送成功后，向设备的0UT端点发送CBW中规定长度的数据。

当TMS320C6713与设备之间的数据传输完毕后，TMS320C6713还需从设备的IN端点读取传送状态，然后TMS320C6713根据接收的握手包(ACK，NAK，STALL等)即可判断通信是否正常。若返回的结果有错误，还需进行相应的出错处理。

U盘数据结构包括DBR(系统引导记录)、FAT表、文件目录表(FDT)。当写一新文件时，需在FAT表中查找未使用的簇，并将该簇号写入文件所对应目录数据结构中的起始簇号位置。当该文件长度大于一簇时，还需在FAT表中对应的起始簇号位置填入下一可用簇的簇号，直到文件的最后一簇(FAT表中的相应位置填FFFF)为止。若磁盘有备份FAT，还需在备份FAT表的相应位置填入正确的内容。

使用U盘的Bulk端点进行数据传输，Bulk传输分为Bulk-In(TMS320C6713向外围设备请求数据)和Bulk-Out(TMS320C6713向外围设备发送数据)。先发送令牌包(CBW包)，再发送数据包，若发送或接收正确，则返回握手包．一次事务传送成功。在事务传送过程中，DATAO和DATAl是交替使用的。图6给出一般传输流程。

3．3 系统速度分析

块传输适合传输大量且对传输时间和传输速率均无要求的数据。当USB总线带宽紧张时，它会为其他传输类型让出所占用的帧／小帧时间，而其本身将被延迟，这时传输速率很低，占用的传输时间也很长；当USB总线空闲时，它能以很快的速度传输，其传输时间也很短。所以块传输可发送大量的数据而不会堵塞USB总线，但其传输时间和传输速率却得不到保证。另外，影响传输速度的因素很多，如指令读取时间、执行时间，主机响应时间及数据传输时间等，但因采用了功能强大的DSP，其频率配置为200 MHz。因此，能大大提高指令读取执行和主机的相应时间。对存储速度进行了仿真测试，其结果表明基本达到了设计要求。

4 结语

使用USB主机接口控制器SL811HS实现了对U盘的读写，大大降低了系统硬件设计的复杂度和系统调试的难度。同时提高了系统的集成度和稳定性，减小了系统的体积和功耗。若采用诸如FIFO类提高传输速度的措施．可为数据采集系统存储大容量数据提供一种通用、方便和可靠的解决方案。若采用支持USB2．0协议的器件，可大大提高传输速度．为数据分析提供有利手段。在野外采集数据时。该技术能尽量存储所需的信息，因此它的应用前景十分看好。

作者：黄怡超，王婉苓，柳青，严颂华 来源：国外电子元器件