應用領域背景

隨著自動化技術的不斷發展，各種各樣的嵌入式控製器獲得了日益廣泛的應用。一些傳統的輸入輸出設備已經為新型的大容量、智能化的輸入輸出設備所取代。U盤以其容量大、體積小、價格便宜的眾多優點成為了最新的移動存儲設備。目前在個人計算機上U盤已經取代了傳統的軟盤成為廣泛使用的移動存儲介質。

工業現場一般都需要數據采集器來完成各類數據采集任務。在很多實際應用中，往往要求數據采集器具有工作可靠、成本低廉、操作簡單、數據便於收集和計算機分析等特點。如果能在嵌入式數據采集係統中實現USB主機功能，那麼嵌入式數據采集器就能像PC機一樣方便靈活地利用U盤這類USB存儲設備進行數據存儲。但是U盤和其他的USB設備一樣。是通過PCI總線與PC機內部的數據總線相接，實現數據的傳送，這樣在一些相對簡單的微控製器中將無法實現對U盤的操作。本設計所實現的模塊就是為了將U盤應用在PC機不適合的場所而設計的。

設計摘要

針對現在U盤無法脫離PC機使用的局限性，工業現場許多嵌入式係統沒有提供USB接口和文件係統操作功能，本模塊使用PIC32 Starter KitsⅡ通過RS232接口實現現有嵌入式係統對U盤的操作。包括數據文件的寫入、讀取以及文件目錄的創建和刪除等。

係統框圖

本係統硬件主要包括PIC32 Starter KitsⅡ為中央控製器，USB設備如U盤等為數據存儲設備，嵌入式設備為一些工控設備。其係統框圖如圖1所示。


本係統軟件工作流程如圖2，可以執行各種規定的操作
，如：打開、新建、刪除文件等。USB接口係統PIC32 Starter KitsⅡ是整個係統的核心
，用來控製USB總線接口和U盤進行命令和數據交換。它可以被看作是一個硬件、固件和軟件的綜合體。

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係統原理和技術特點

係統原理：

本設計采用PIC32 Starter KitsⅡ作為主機係統，並采用MAX3232芯片設計3.3V到5V電平轉換電路構成整個係統的硬件體係。

主要特性

1、最高可達到1.5 DMIPS/MHz 的性能
2
、可編程預取高速緩存存儲器，以增強閃存中的執行效率
3

、16位指令模式（MIPS16e），用於緊湊型代碼
4、帶有63個優先級的向量中斷控製器
5
、可編程的用戶和內核工作模式
6
、可對外設寄存器執行原子級位操作（單周期）
7、乘法/除法單元

，最高指令發出速率為每個時鍾一條32 × 16 乘法指令
8、高速Microchip ICD 端口，具有基於硬件的非侵入式數據監視和應用程序數據流功能
9
、EJTAG調試端口
，支持廣泛的第三方調試
、編程和測試工具
10
、指令控製的功耗管理模式
11、5 級流水線指令執行
12、內部代碼保護，以幫助保護知識產權

如圖3電平轉換電路原理圖，實現3.3V到5V的電平轉換，實現RS232通信。


技術特點：

1
、直接嵌入用戶係統
，不必了解USB協議
2、兼容大容量U盤
3、支持USB2.0接口協議
4、多種RS232串口波特率：115200/9600bps等
5
、支持文件係統： FAT32
6、直接創建Word、 Excel、二進製等各種類型文件
7、能對文件及文件目錄進行創建、更名
、刪除及移動等操作

軟件流程介紹

本設計建立了基於PIC32的嵌入式USB主機係統，該係統實現了USB協議中的Mass Storage類協議和精簡的FAT文件係統，能夠對U盤中的文件數據進行讀寫，完成相應的文件操作等各種功能。該係統能真正實現了便攜式，擺脫了PC機對USB設備的控製
，無需PC主機即可對USB設備進行讀寫操作，在嵌入式係統領域將有著很廣泛的應用前景。

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