发布时间 : 星期日 文章40基于usb接口的读卡器的设计本科学位论文更新完毕开始阅读bbbb6fee0129bd64783e0912a216147917117ee4
目 录
目 录摘 要 ...................................................................................................................................................... 1 摘 要 .................................................................................................................................................................. 2 ABSTRACT.......................................................................................................................................................... 3 第一章 绪论 ........................................................................................................................................................ 3
1.1读卡器的发展状况 ................................................................................................................................. 3 1.1.1读卡器的出现...................................................................................................................................... 3 1.1.2各种固体可移动存储卡的简单介绍 .................................................................................................. 4 1.1.3读卡器的发展状况 .............................................................................................................................. 6 1.2基于USB接口的读卡器的设计目和意义 ........................................................................................... 8 第二章 USB技术的简单介绍 ............................................................................................................................ 9
2.1USB发展历程 ......................................................................................................................................... 9 2.1.1规范的版本........................................................................................................................................ 10 2.1.2USB2.0 ................................................................................................................................................ 11 2.1.3IEEE－1394 ........................................................................................................................................ 11 2.2USB的优点 ........................................................................................................................................... 12 2.2.1易于使用 ........................................................................................................................................... 12 2.2.2速度快 ............................................................................................................................................... 13 2.2.3可靠性 ............................................................................................................................................... 14 2.2.4低成本 ............................................................................................................................................... 14 2.2.5低功耗 ............................................................................................................................................... 14 2.2.6操作系统的支持. ............................................................................................................................... 14 2.2.7外围设备的支持. ............................................................................................................................... 15 2.2.8有弹性 ............................................................................................................................................... 15 2.2.9USB实施者论坛 ................................................................................................................................ 15 2.3 USB的缺点 .......................................................................................................................................... 16 2.3.1缺乏对旧硬件的支持 ........................................................................................................................ 16 2.3.2点对点的通信.................................................................................................................................... 16 2.3.3速度的限制........................................................................................................................................ 16 2.3.4距离的限制: ...................................................................................................................................... 16 2.3.5硬件的错误或故障 ............................................................................................................................ 17 2.3.6协议的复杂性.................................................................................................................................... 17 2.3.7版权费 ............................................................................................................................................... 17 2.4与常用计算机接口比较 ....................................................................................................................... 17 2.5USB通信基本原理 ............................................................................................................................... 19 2.5.1通用串行总线.................................................................................................................................... 19
2.5.2信号在USB总线上的传递 ......................................... 19 2.5.3USB通信的完全实现 .............................................. 23
第三章 基于USB接口的读卡器的设计与实现 ............................................................................................. 25
3.1总体框架设计及功能定义 ........................................... 25 3.1.1 USB控制器芯片 ................................................. 26
3.1.2 FLASH存储器 ................................................... 26 3.2方案的选定 ....................................................... 28 3.2.1USB控制芯片的选型 .............................................. 28 3.2.2 NAND FLASH ..................................................... 33 3.3原理图的设计 ..................................................... 35 3.4印制电路板的设计 ................................................. 36
摘 要
随着计算机技术的发展，人们处理的文件体积越来越大，现在人们对于移动办公和数码产品存储的要求也越来越高，普通的软驱存储容量以不能满足人们的需要，因此各种各样的存储卡（Compact Flash、SmartMedia、MemoryStick等）的面世满足了用户对大容量数据存储的要求。那存储卡的数据怎么转移到PC上呢？利用原始的主机设备（如数码相机、MP3播放器等）吗？你会发现数据传输速度慢得让人沮丧。。。。这时你就需要读卡器了，读卡器就可以使存储卡成为计算机的便携式的存储介质，它就是连接移动存储媒介和计算机的接口设备。可以以比使用串行接口的原始主机设备更快的速度上传或是下载图片、音乐或是其他的数据。
本文首先介绍了读卡器的发展状况以及基于USB接口的读卡器的设计目的和意义，其中也对市场上流行的存储卡有简单的描述。第二章“USB技术的简单介绍”介绍了USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)的发展历程，优点和缺点，以及和其他的接口（例如RS-232,IEEE-1394等）的比较，USB通信的基本原理。第三章讲的是基于USB接口的读卡器的设计和实现，总体框架设计和功能设计，方案选定和原理图设计，最后是印制电路板的设计。
关键字： 读卡器；存储卡的硬件接口；通用串行总线；USB基本原理
ABSTRACT
With the development of computer technology, the file people deal with is bigger and bigger. Now, people’s demand is higher and higher for the data storage of mobile work and digital products. The common floppy drive storage can not meet the people’s expectations. As a result, there appeared a great variety of flash memory ( such as Compact Flash、Smart Media、Memory Stick ) to satisfy people who needed mass storage of data. However, how did you transfer the data to personal computer? May be you will choose the original host device (such as a digital camera or MP3 player) .You will find the slow data transfer speed made you so depression. Then you need the flash card reader. The flash card reader allows flash cards to be used as portable storage for computers. It is the interface device of computer and mobile storage medium. The flash card reader can enable the uploading and downloading of data at higher speeds than a host device using a serial interface.
For the first ,the text introduce the development status of the flash card reader , the design purpose of the flash card reader using USB interface and some of the flash cards available in the market. Second chapter , the simple description of USB is consist of the development course of USB (Universal Serial Bus) , advantage & disadvantage, compare with other interfaces（such as RS-232, IEEE-1394 ）,the rationale of USB communication. Third chapter introduce the design and implement of flash card reader. This part comprises the general frame design & the function design, project selection & principle chart design, and the PCB (Printed Circuit Board) design.
Key word: the flash reader； the hard interface of flash memory；USB (Universal Serial Bus)；the rationale of USB communication
第一章 绪论
1.1读卡器的发展状况 1.1.1读卡器的出现
提起读卡器，很多人都立即会想到这种产品是配合数码相机而产生的，不过目前已经不再局限于数码相机使用了，而是扩展到了更多的领域。“读卡器”顾名思义是一种读取数据的设备，但其不单单可以支持数据的读取同样支持数据的写入。其初期的设计思路主要是为了弥补数码相机数据输出的缺陷而产生的。由于早期USB接口并不普及，因此数码
相机的输出口都是同电脑的串口连接的，由于串口的数据传输速度很低，如果把这些数据拷贝到硬盘上，那就要花费大量的等待时间了。因此，读卡器就应运而生了。
1.1.2各种固体可移动存储卡的简单介绍
PC和便携式设备的移动外部存储介质，现以有多种标准，其各自有着一定的优点，以下是对各种存储卡的简单介绍 1.CF卡
CF卡的全称是\由当时最大的Flash Memory卡厂商之一美国SanDisk公司于1994年推出的。大小为43mm x 36mm x 3.3mm，重量大约在15克以内 CF卡使用FLASH作为存储媒介，无需供电也能保存资料，而且工作时耗电量也很低，3.3 V，5 V外电压通用，其耗电量只相当于传统存储设备如磁带、硬盘的3%或更低，适合用在移动设备上。由于推出时间早，所以发展上较为成熟，采用ATA协议的Compact Flash的接口为50针。由于应用较早加上容量上的优势，目前很多款数码相机上都是使用这种闪存卡来作为存储介质，而且兼容性较好，可用在PC Card Type II型兼容插槽上。市面上也有很多读卡设备支持，但是它过大的体积和重量则将限制它的发展。
新推出的CF卡Elite Pro。采用50X，比CF卡的读写速度要快很多，支持双电压，分别是3.3V和5V两种，它也可用在PC Card Type II型兼容插槽上。 2.SM卡
SM卡的全称是\，由东芝公司（TAEC）于1995年11月发布的Flash Memory存贮卡，三星公司和东芝公司是最主要的Smart Media厂商。从它的体积来说，45mm x 37mm x 0.76mm使它成为当时最薄的Flash Memory存贮卡，仅重1.8克。接口方面，Smart Media采用了单面22针的接口，我们在卡外部只能看到扁平的金手指。驱动电压3.3V。由于控制格式的不统一，在以前它的兼容性则不太好，往往出现格式互不兼容的现象，有时会出现不同厂商的数码相机或MP3上使用的SM卡互不能直接使用，或者新的大容量SM卡不能被旧的SM读取设备所读取等怪现象，但是现在东芝公司则力图统一这种控制格式，希望可以提高它的兼容水平。早期设计上的问题使得它在兼容性上有不少缺点。 3.MMC卡
MMC的全称是\，是一种小巧大容量的快闪存储卡,由西门子公司Siemens（现在称为Infineon）和首推CF的SanDisk于1997年推出。由于它的封装技术较为先进，而且目前已经相当成熟，它的外形尺寸大约为 32mm×24mm×1.4mm，重量在2克以下，7针引脚，它的体积甚至比Smart Media还要小，不怕冲击，可反复读写记录30 万次,驱动电压3.3V,现在这种闪存卡已广泛用于移动电话，数码相机，数码摄像机，MP3等多种数码产品上。体积小重量轻非常符合移动存储的需要，而且它的构架更为简单，在兼容性来说也不错，可与SD插槽兼容，相互不同的设备之间是可以通用的，就目前来看MMC卡