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PIC32嵌入式U盘系统设计方案
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2017-10-16
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1应用领域背景
随着自动化技术的不断发展，各种各样的嵌入式控制器获得了日益广泛的应用。一些传统的输入输出设备已经为新型的大容量、智能化的输入输出设备所取代。U盘以其容量大、体积小、价格便宜的众多优点成为了最新的移动存储设备。目前在个人计算机上U盘已经取代了传统的软盘成为广泛使用的移动存储介质。
工业现场一般都需要数据采集器来完成各类数据采集任务。在很多实际应用中，往往要求数据采集器具有工作可靠、成本低廉、操作简单、数据便于收集和计算机分析等特点。如果能在嵌入式数据采集系统中实现USB主机功能，那么嵌入式数据采集器就能像PC机一样方便灵活地利用U盘这类USB存储设备进行数据存储。但是U盘和其他的USB设备一样。是通过PCI总线与PC机内部的数据总线相接，实现数据的传送，这样在一些相对简单的微控制器中将无法实现对U盘的操作。本设计所实现的模块就是为了将U盘应用在PC机不适合的场所而设计的。
2 设计摘要
针对现在Ｕ盘无法脱离PC机使用的局限性，工业现场许多嵌入式系统没有提供USB接口和文件系统操作功能，本模块使用PIC32 Starter KitsⅡ通过RS232接口实现现有嵌入式系统对U盘的操作。包括数据文件的写入、读取以及文件目录的创建和删除等。
3系统框图
本系统硬件主要包括PIC32 Starter KitsⅡ为中央控制器，USB设备如U盘等为数据存储设备，嵌入式设备为一些工控设备。其系统框图如图3-1所示。
图3-1系统架构图
本系统软件工作流程如图3-2，可以执行各种规定的操作，如：打开、新建、删除文件等。USB接口系统PIC32 Starter KitsⅡ是整个系统的核心，用来控制USB总线接口和U盘进行命令和数据交换。它可以被看作是一个硬件、固件和软件的综合体。
图3-2工作流程图
4系统原理和技术特点
系统原理：
本设计采用PIC32 Starter KitsⅡ作为主机系统，并采用MAX3232芯片设计3.3V到5V电平转换电路构成整个系统的硬件体系。
1）PIC32 Starter KitsⅡ硬件平台简介
PIC32MX 单片机（MCU）是一款基于MIPS® Technologies的M4K™ 内核的复杂片上系统。M4K™ 是最新型的32位低功耗RISC处理器内核，采用了增强型MIPS32® Release 2指令集架构。
主要特性
• 最高可达到1.5 DMIPS/MHz 的性能
• 可编程预取高速缓存存储器，以增强闪存中的执行效率
• 16位指令模式（MIPS16e），用于紧凑型代码
• 带有63个优先级的向量中断控制器
• 可编程的用户和内核工作模式
• 可对外设寄存器执行原子级位操作（单周期）
• 乘法/除法单元，最高指令发出速率为每个时钟一条32 × 16 乘法指令
• 高速Microchip ICD 端口，具有基于硬件的非侵入式数据监视和应用程序数据流功能
• EJTAG调试端口，支持广泛的第三方调试、编程和测试工具
• 指令控制的功耗管理模式
• 5 级流水线指令执行
• 内部代码保护，以帮助保护知识产权
2）如图4-1电平转换电路原理图，实现3.3V到5V的电平转换，实现RS232通信。
随着自动化技术的不断发展，各种各样的嵌入式控制器获得了日益广泛的应用。一些传统的输入输出设备已经为新型的大容量、智能化的输入输出设备所取代。U盘以其容量大、体积小、价格便宜的众多优点成为了最新的移动存储设备。目前在个人计算机上U盘已经取代了传统的软盘成为广泛使用的移动存储介质。
工业现场一般都需要数据采集器来完成各类数据采集任务。在很多实际应用中，往往要求数据采集器具有工作可靠、成本低廉、操作简单、数据便于收集和计算机分析等特点。如果能在嵌入式数据采集系统中实现USB主机功能，那么嵌入式数据采集器就能像PC机一样方便灵活地利用U盘这类USB存储设备进行数据存储。但是U盘和其他的USB设备一样。是通过PCI总线与PC机内部的数据总线相接，实现数据的传送，这样在一些相对简单的微控制器中将无法实现对U盘的操作。本设计所实现的模块就是为了将U盘应用在PC机不适合的场所而设计的。
2 设计摘要
针对现在Ｕ盘无法脱离PC机使用的局限性，工业现场许多嵌入式系统没有提供USB接口和文件系统操作功能，本模块使用PIC32 Starter KitsⅡ通过RS232接口实现现有嵌入式系统对U盘的操作。包括数据文件的写入、读取以及文件目录的创建和删除等。
3系统框图
本系统硬件主要包括PIC32 Starter KitsⅡ为中央控制器，USB设备如U盘等为数据存储设备，嵌入式设备为一些工控设备。其系统框图如图3-1所示。
图3-1系统架构图
本系统软件工作流程如图3-2，可以执行各种规定的操作，如：打开、新建、删除文件等。USB接口系统PIC32 Starter KitsⅡ是整个系统的核心，用来控制USB总线接口和U盘进行命令和数据交换。它可以被看作是一个硬件、固件和软件的综合体。
图3-2工作流程图
4系统原理和技术特点
系统原理：
本设计采用PIC32 Starter KitsⅡ作为主机系统，并采用MAX3232芯片设计3.3V到5V电平转换电路构成整个系统的硬件体系。
1）PIC32 Starter KitsⅡ硬件平台简介
PIC32MX 单片机（MCU）是一款基于MIPS® Technologies的M4K™ 内核的复杂片上系统。M4K™ 是最新型的32位低功耗RISC处理器内核，采用了增强型MIPS32® Release 2指令集架构。
主要特性
• 最高可达到1.5 DMIPS/MHz 的性能
• 可编程预取高速缓存存储器，以增强闪存中的执行效率
• 16位指令模式（MIPS16e），用于紧凑型代码
• 带有63个优先级的向量中断控制器
• 可编程的用户和内核工作模式
• 可对外设寄存器执行原子级位操作（单周期）
• 乘法/除法单元，最高指令发出速率为每个时钟一条32 × 16 乘法指令
• 高速Microchip ICD 端口，具有基于硬件的非侵入式数据监视和应用程序数据流功能
• EJTAG调试端口，支持广泛的第三方调试、编程和测试工具
• 指令控制的功耗管理模式
• 5 级流水线指令执行
• 内部代码保护，以帮助保护知识产权
2）如图4-1电平转换电路原理图，实现3.3V到5V的电平转换，实现RS232通信。
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