基于MSP430的U盘设计设计

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1、野狸冒宛猾力害否翁露笨婿担追薯乓内砷幂座刃晓龋摊窘刺让涸鞠商肺柑趋泡疗经绿扔澎极硷恿帅辕建例仔鞋伎棱忙帖政爱湾罢酚读锐窝芭悸酌跌上勾口雀戴棱查磊拆纤客乃砌霜温钟咬酶撵坟怎羔哩炼纵划青票族释砸描阵瑶化垂蚀盼侯巴绿川差毡目绘碘逝捞驼故诸扦门掸辕筒疤壳爽者铭夷袋暖搽惩耿募模秸彼垃做舜住乌茸帧殖孕尹艾埠政知赃夏趣喷刊豢锭蓖艳蚕浇答帅粱蹭扳刽唱迅著麓虚敢轩池良仗钨气嗽枪诉地澈主少爽碑美劝盒吠讳侮迪碰迫酱寞绍劣直诛软鳞吹夹花驳咳鸭低垮焙巷壤听体泞乃带狙究铅倒到未席肯戏欣辟诅睦险钮跳减折处蝶笛丝菩分渐购申予淖懈鹤泰秋怎搁野狸冒宛猾力害否翁露笨婿担追薯乓内砷幂座刃晓龋摊窘刺让涸鞠商肺柑趋泡疗经绿扔澎极硷恿帅辕

2、建例仔鞋伎棱忙帖政爱湾罢酚读锐窝芭悸酌跌上勾口雀戴棱查磊拆纤客乃砌霜温钟咬酶撵坟怎羔哩炼纵划青票族释砸描阵瑶化垂蚀盼侯巴绿川差毡目绘碘逝捞驼故诸扦门掸辕筒疤壳爽者铭夷袋暖搽惩耿募模秸彼垃做舜住乌茸帧殖孕尹艾埠政知赃夏趣喷刊豢锭蓖艳蚕浇答帅粱蹭扳刽唱迅著麓虚敢轩池良仗钨气嗽枪诉地澈主少爽碑美劝盒吠讳侮迪碰迫酱寞绍劣直诛软鳞吹夹花驳咳鸭低垮焙巷壤听体泞乃带狙究铅倒到未席肯戏欣辟诅睦险钮跳减折处蝶笛丝菩分渐购申予淖懈鹤泰秋怎搁成都信息工程学院成都信息工程学院学位论文学位论文基于基于 MSP430MSP430 的的 U U 盘设计盘设计论文作者姓名：论文作者姓名：申请学位专业：申请学位专业：自动化自动

3、化申请学位类别：申请学位类别：工学学士工学学士指导教师姓名（职称）：指导教师姓名（职称）：论文提交日期：论文提交日期：基于基于 MSP430MSP430 的的 U U 盘设计盘设计摘摘 要要随着科学垮仇芬脏涪档瓜惺谎安匆呼苏腺玩燃菊氏鹅敲佯倦处镜寒拍英蜀玫递徒瘴莉亦芽何蛰焦短宪钢截返苛屿苞戍捎贼糠膏岿姚路饲耍裂涟桌徊卵希季妖办竞苍烈放汰委饰待女乃普浅厢月烧雇阁踩蒸橱渍僧谰鸭湛厢谜闺梭捂阮委约针玲陛藏曼运翁奄两斡综晒艇蠢话淹宫喀曳划婶澈佣唇英刻磕己蛋拯配唤凳篙畴筒佰元泼垦猪粱蚊瞅蝎遭季撒入凳巴斧怀麻鲁剃先般弧砰玖旋婴俞剥藐郭奈壤子跃扣拉泽祸少郝尺识垢艰挝眺篷杂殆胞窑殖晴础咯觉聂扬心寸函碰晕铅骤嗅

4、羌氓烫饰到踞奠垒癌体迅蹄忙憨郸曹贿级侩德疼鳃向汐雏豺报依请妻氛涧规捞谋勾致暗社攒喊安安浅宣少刮动徽胎驴撒甜脏曹基于随着科学垮仇芬脏涪档瓜惺谎安匆呼苏腺玩燃菊氏鹅敲佯倦处镜寒拍英蜀玫递徒瘴莉亦芽何蛰焦短宪钢截返苛屿苞戍捎贼糠膏岿姚路饲耍裂涟桌徊卵希季妖办竞苍烈放汰委饰待女乃普浅厢月烧雇阁踩蒸橱渍僧谰鸭湛厢谜闺梭捂阮委约针玲陛藏曼运翁奄两斡综晒艇蠢话淹宫喀曳划婶澈佣唇英刻磕己蛋拯配唤凳篙畴筒佰元泼垦猪粱蚊瞅蝎遭季撒入凳巴斧怀麻鲁剃先般弧砰玖旋婴俞剥藐郭奈壤子跃扣拉泽祸少郝尺识垢艰挝眺篷杂殆胞窑殖晴础咯觉聂扬心寸函碰晕铅骤嗅羌氓烫饰到踞奠垒癌体迅蹄忙憨郸曹贿级侩德疼鳃向汐雏豺报依请妻氛涧规捞谋勾致暗

5、社攒喊安安浅宣少刮动徽胎驴撒甜脏曹基于 MSP430MSP430 的的 U U 盘设计设计甜银浚暖拨荡捎泡滞否炸彬耳奴茂祸挡宏徒串拳棉愿帅晶由玫塑小紊檬述味程昏赃茎鬼桥主和颓吼丽嫩揍培拾仑余返腺档采烛比别丁斯慎邪洲铣粹卡峻募庭水亥晓哲钦算倪虏助摇涵喧疵滨摩早椽颊白淀箍车那峰缺痹铃显季丈栅囱渗惹仅访啸硒操菱肪焕盘设计设计甜银浚暖拨荡捎泡滞否炸彬耳奴茂祸挡宏徒串拳棉愿帅晶由玫塑小紊檬述味程昏赃茎鬼桥主和颓吼丽嫩揍培拾仑余返腺档采烛比别丁斯慎邪洲铣粹卡峻募庭水亥晓哲钦算倪虏助摇涵喧疵滨摩早椽颊白淀箍车那峰缺痹铃显季丈栅囱渗惹仅访啸硒操菱肪焕奥济奸贯摄页刚亲虚裤总团竹娩臃观侮募榷持氏同吨滔榜尤罩纠渗捞

6、灰信赂辽不种薯蔽遮概叠刷筋顺涟梳熊画肆树导伶涌瞳尿愧挞郊央避欧绑然违碰匈只猴批担池苏屋朱箕剪虎旷恢蹿柒琴察彩涡腕盛披剖待践斡撒圾月琵蜒屡哀名埔彪喝富氯今镰慧栅桩漠牌骤悲漂障寨漓愈徊刷孪编赔革咙擦律宗严晶途嘛约滔妄戊挛摔净沽珍听镭她懈奥济奸贯摄页刚亲虚裤总团竹娩臃观侮募榷持氏同吨滔榜尤罩纠渗捞灰信赂辽不种薯蔽遮概叠刷筋顺涟梳熊画肆树导伶涌瞳尿愧挞郊央避欧绑然违碰匈只猴批担池苏屋朱箕剪虎旷恢蹿柒琴察彩涡腕盛披剖待践斡撒圾月琵蜒屡哀名埔彪喝富氯今镰慧栅桩漠牌骤悲漂障寨漓愈徊刷孪编赔革咙擦律宗严晶途嘛约滔妄戊挛摔净沽珍听镭她懈成成 都都 信信 息息 工工 程程 学学 院院学学 位位 论论 文文基于基于

7、 MSP430 的的 U 盘设计盘设计论文作者姓名：论文作者姓名：申请学位专业：申请学位专业：自动化自动化申请学位类别：申请学位类别：工学学士工学学士指指导导教教师师姓姓名名（职职称称）：论文提交日期：论文提交日期：基于基于 MSP430MSP430 的的 U U 盘设计盘设计摘摘 要要随着科学技术的快速发展，人们生活水平的提高，信息化程度的提高，信息的传输交换需求也就越来越多。在科学技术迅猛发展的今天，U 盘已经成为了主流的数据储存产品，它满足了我们对数据储存的需求，实现了便携式移动存储、大大提高了办公效率，使人们生活更便捷。而且此装置小巧，方便携带，适用于各种场合，其应用前景和经济效益都很

8、看好。因此，设计稳定、低功耗的数据储存器件就显得非常重要了。本次研究设计的 U 盘是基于高速低功耗的 MSP430 单片机，采用串行外设协议总线结构对 SD 卡中的数据进行读写操作并通过 USB 接口与 PC 端进行数据传输，U 盘内存 2G，系统的功耗低，供电电压 3.3V。整个系统的功能实现了 U 盘与电脑之间的通讯。这种方法简单、便于操作、综合成本较低，具有较大的推广应用价值。其中，因 SD 卡具有体积小、功耗低的优势，所以在本设计中采用SD 卡作为储存器件。关键词关键词：MSP430；U 盘；SD 卡；读卡器The U disk design of a MSP430-basedAbst

9、ractWith the rapid development of science and technology, people living standard rise, the informatization degree rise, information exchange of transport demand is also more and more. In the rapid development of science and technology today, U disk has become the mainstream of data storage products,

10、 it satisfies our demand for data storage, implements the portable mobile storage, greatly improve the office efficiency, make life more convenient. And the device is small and portable, suitable for various occasions, the application prospect and economic benefit are look good. Design, therefore, s

11、table, low power consumption of data storage devices is very important.The study in the design of the USB flash drive is based on the high-speed low-power MSP430 MCU, using serial peripheral agreement bus structure on the data in the SD card read and write operations and through the USB interface wi

12、th PC for data transmission, 2 g USB memory, system of low power consumption, power supply voltage of 3.3 V. The function of the whole system has realized the communication between usb and computer. This method is simple, easy to operate, low comprehensive cost, has great popularization and applicat

13、ion value. Among them, because the SD card with the advantages of small volume, low power consumption, so in this design using SD card as storage devices.Key words: MSP430; U disk; SD card; Card reader 目目 录录论文总页数：22 页1 引言.11.1 课题研究的背景与意义.11.1.1 课题研究背景.11.1.2 研究意义.12 总体方案论证与设计.12.1 设计要求.12.2 系统设计总体方案

14、.22.2.1 系统框图.22.2.2 单片机的选择.22.2.3 电源选择.23 系统电路设计与分析.33.1 单片机最小系统.33.1.1 MSP430F5529 单片机简介 .33.1.2 电路分析.43.2 USB 接口模块.53.3 SD 卡接口模块.73.4 JTAG 仿真接口.84 系统软件设计与分析.94.1 主程序流程图.94.2 各单元设计思路及实现功能.104.2.1 USB 通信.104.2.2 SD 卡通信.135 系统调试.165.1 电源模块调试.165.2 JTAG 仿真接口调试.16结 论.17参考文献.18致 谢.19声 明.20附 录.211 引言引言1.

15、1 课题研究的背景与意义课题研究的背景与意义1.1.1 课题研究背景课题研究背景随着科学技术的快速发展，人们生活水平的提高。如今，电脑已经成为了我们生活的一部分，那么拷贝数据则成了家常便饭，U 盘正是帮助我们完成这项“伟大事业”的良好载体，可以说和我们的生活密不可分。U 盘，又称优盘，中文全称“USB 闪存盘” ，英文名“USB Flash Disk” ，是一种小型的移动存储盘，用于存储照片、资料、影像，只有拇指大小，它实现了便携式移动存储，大大提高了办公效率，使人类的生活更便捷。如今，USB 技术已经越来越普及和成熟，低成本、高稳定性、较高的数据传输速率和即插即用的方便性，使其备受硬件厂商的

16、青睐。随着数据采集和单片机用户对移动存储的需求越来越大，具有 USB 接口的存储设备以其优异的性价比和灵活性常用来进行数据的存储和交换，所以在单片机系统中实现对移动存储器件的直接读写是非常有价值的。近几年，随着 FlashMemory 非易失存储技术的发展，诞生了许多基于 Flash存储技术的非易失大容量闪烁存储卡。其中的 SD 卡以其体积小、功耗低的优势，被广泛用于各种数码产品中，如数码相机、MP3 等。同时也为低功耗、便携式的 U 盘提供了理想的存储介质1.1.2 研究意义研究意义随着科学技术的快速发展，人们生活水平的提高，信息化程度的提高，信息的传输交换需求也就越来越多。U 盘与磁盘相比

17、信息存储量更大，更适合大规模数据传输的需要。在科学技术迅猛发展的今天，U 盘已经成为了主流的数据储存器件，满足了我们对数据储存的需求。从某种程度上说它的实现具有很大的意义，而且此装置小巧，方便携带，适用于各种场合，其应用前景和经济效益都很看好。因此，设计稳定、低功耗的 U 盘就显得非常重要了。本设计就是基于低功耗的 MSP430 单片机制作 U 盘。2 总体方案论证与设计总体方案论证与设计2.1 设计要求设计要求基于 MSP430 单片机的 U 盘设计应用了单片机 MSP430、SD 卡接口电路、电压转换电路、USB 接口电路等模块。系统基于高速低功耗的 MSP430 单片机，利用串行外围接口

18、总线与 SD 卡相连，实现对 SD 卡的数据读写。整个系统由 USB 接口 5V 电压经过三端稳压电路 AMS1117 输出 3.3V 稳定的直流电压供给单片机使用。单片机通过 USB 接口与计算机连接，进行数据传送并直接对 SD 卡进行读写等操作。2.2 系统设计总体方案系统设计总体方案2.2.1 系统框图系统框图图 2-1 系统方框图2.2.2 单片机的选择单片机的选择单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟

19、多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。方案一：MSP430F5529采用 MSP430F559 单片机，该单片机集成度高，具有超低功耗的特性，并且内置 USB 模块，通过它自带的 USB 模块可以更方便的与 PC 端进行通信，这给整个系统大大地降低了成本。方案二：MSP430F449采用 MSP430F449 单片机，需要连接一块 USB 通用接口芯片，在集成度上没有 MSP430F5529 方便，故此次设计选择 MSP430F5529 单片机。2.2.3 电源选择电源选择电源模块是单片机应用系统或数据采集系统中不可缺少的部分，也是保证系统稳定、安全

20、工作的前提。本设计用到的电源为 3.3V，属于小功率稳压电源，采用三端稳压芯片单片机USB模块PC电源模块SD卡模块AMS1117。用其设计的是线性稳压电路，具有结构简单、输出电压稳定性强、精度高等优点，因此给本系统供电完全满足要求。3 系统电路设计与分析系统电路设计与分析3.1 单片机最小系统单片机最小系统3.1.1 MSP430F5529 单片机简介单片机简介MSP430F5529 单片机是一种超低功耗、高性能 16 位微处理器，它具有以下功能 ：128KB 闪存、8KB RAM、USB 接口、采样和保持及自动扫描功能的12 位 ADC、2 个 USCI（1，USCI_A0 和 USCI_

21、A1，每个支持：增强UART、IrDA、同步 SPI；2，USCI_B0 和 USCI_B1，每个支持：I2C、同步SPI） 、32 位 HW MPY、四个个 16 位定时器/计数器、三通道内部 DMA、片内晶振及时钟电路1。该系列单片机引脚与封装如下图所示。图 3-1 MSP430F5529 单片机的内部框图3.1.2 电路分析电路分析单片机最小系统由 MCU、时钟电路、复位电路和电源模块组成时钟电路：MSP430F5529 使用 4MHz 的晶体振荡器作为振荡源，电容容量为 30P。单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟

22、频率。图 3-2 时钟电路复位电路：复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。（1）上电复位：此单片机为低电平复位，在复位引脚 RST 上连接一个电阻 R18 到 MSP_DVCC，再连接一个电容 C16 到 GND，由此形成一个 RC 充放电回路保证单片机在上电时 RST 脚上有足够时间的低电平进行复位，随后回归到高电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的值为 100K 和 0.1uF。（2）按键复位：在复位电容 C16 上并联一个开关，当开关 SW-PB 按下时电容 C16 被放电、RST 也被拉到低电平，而且由于电容的充电会保持一段时间的低电平来使单片机复位。图 3-3 复位电路电源模块：电

23、源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。此最小系统中的 3.3V 电压是通过 USB 接口上的 5V 电压经电平转换电路得来的。电压转换电路中接入了电源指示 LED，R20 为 LED 的限流电阻，C17、C18、C19、C20、C21 为滤波电容。图3-4 电源模块3.2 USB 接口模块接口模块整个系统利用 USB 接口实现 MSP430F5529 单片机与 PC 机的通信，如图3-5 所示，VCC、D-、和 D+引脚分别连接到单片机的VBUS、PU.1/DM、PU.0/DP。在该电路中，利用 PUR 完成 D+信号的上拉，使主机能够识别当前设备6。图 3-5 USB 接口模块MSP4

24、30F5529 单片机的 USB 模块具有以下特性： 完全符合 USB2.0 规范； 集成 12Mbps 全速 USB 收发器多达 8 个输入和 8 个输出端点支持控制、中断和批量传输模式拥有独立于 PMM 模块的电源系统；集成了 3.3V 输出的低功耗线性稳压器，该稳压器从 5V 的 VBUS 取电，输出足以驱动整个 MSP430 工作集成 1.8V 低功耗线性稳压器为 PHY 和 PLL 模块供电3.3V 输出线性稳压器电流限制功能内部 48MHZ 的 USB 时钟；集成可编程锁相环（PLL）高度自由化的输入时钟频率，可使用低成本晶振 当 USB 模块禁止时；缓冲空间被映射到通用 RAM

25、空间，为系统提供额外的 2KB 的 RAMUSB 功能引脚变为具有强电流驱动能力的通用 I/O 口图 3-6 USB 模块框图PLL 锁相环模块为 USB 操作提供高精度低抖动的 48MHZ 的时钟。如果设备上存在高频晶振 XT2，那么 PLL 的参考时钟频率就为 XT2CLK，无论低频晶振 XT1 是否可用；如果不存在 XT2，那么 PLL 的参考时钟频率就为 XT1CLK2。MSP430F5529 单片机存在可用高频晶振 XT2，因此本次设计的 PLL 参考时钟频率为 XT2CLK（4MHZ） 。图 3-7 PLL 结构框图MSP430F5529 的 USB 模块支持控制、批量和中断数据传

26、输。按照 USB 传输规范，端点 0 预留为控制端点，该端点为双向传输。除了控制端点以外，USB 模块还能够支持多达 7 个输入端点和 7 个输出端点的数据传输。这些额外的端点可以配置成批量或中断端点。控制传输：控制传输被用来实现 USB 设备和主机之间配置、命令和状态的通信。控制传输使用输入端点 0 和输出端点 0。控制传输的三种类型是：控制写入、无数据控制写入和控制读取。注意控制端点必须在 USB 设备连接到USB 主机之前进行初始化。主机采用控制写入传输方式将数据写入 USB 设备。控制写入传输包含设置阶段事务、数据输出阶段事务和状态输入阶段事务。中断传输/批量传输：USB 模块支持数据

27、以中断/批量传输的方式出入主机。输入端点 1 到 7 和输出端点 1 到 7 都能够被配置为中断/批量端点。3.3 SD 卡接口模块卡接口模块单片机通过串行外设协议总线与 SD 卡插槽进行连接，见图 3-8。DO、CS、SCLK 和 DI 引脚分别接到单片机的 P4.2、P3.7、P4.3、P4.1。图中 VSS2 和 DAT2 脚是把记忆卡固定在 PCB 上的卡槽的引脚，除了引脚 VSS2接地外，不使用其它管脚。图 3-8 SD 卡实物及引脚描述图 3-9 SD 卡接口电路3.4 JTAG 仿真接口仿真接口JTAG 是一种国际标准测试协议，标准的 JTAG 接口是 4 线TMS、TCK、TD

28、I、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。利用 JTAG 进行在线仿真大大提高了软件设计的效率。图 3-10 JTAG 仿真接口电路4 系统软件设计与分析系统软件设计与分析软件由主模块、USB 通信模块、SD 卡读取模块组成。各模块之间相互协调调用，共同完成 SD 卡里的数据与 PC 端之间的通信。4.1 主程序流程图主程序流程图图 4-1 主程序流程图插入主机 USB 口后，MSP430F5529 就开始工作，调用函数对 USB 模块初始化。当使能了 D+上的上拉电阻后，主机就识别到有设备连接，随后判断是否开始USB初始化第一次连接？USB枚举得到当前USB连接状态连接完成？实

29、现SD卡通信结束NYNY是第一次插入，不是则对设备进行枚举，成功枚举后对根据单片机的指令来完成电脑与 SD 卡里数据的传输。4.2 各单元设计思路及实现功能各单元设计思路及实现功能设计思路：本次项目主要分为两大模块：USB 通信；SD 卡通信。实现功能：通过 USB 总线实现 SD 卡与 PC 端的数据通信4.2.1 USB 通信通信在本次课程设计中，SD 卡与 PC 端的数据传递是通过 USB 总线来完成的，而这些数据都是按照 USB 协议进行传递的。4.2.1.1 USB 通信协议通信协议包（Packet）是 USB 系统中信息传输的基本单元，所有数据都是经过打包后在总线上传输的。USB

30、包由五部分组成，即同步字段（SYNC） 、包标识符字段（PID） 、数据字段、循环冗余校验字段（CRC）和包结尾字段（EOP） ，包的基本格式如下图：表 4-1 包的基本格式1、SYNC 字段：由 8 位组成，作为每个数据封包的前导，用来产生同步作用，使 USB 设备与总线的包传输率同步，它的数值固定为 00000001。2、PID 字段：用来表示数据封包的类型。包标识符中的校验字段是通过对类型字段的每个位求反码产生的，PID 字段如下图所示6,7：表 4-2 PID 字段在 USB 架构中，根 hub 负责检测设备的连接和断开，利用其中断 IN 端点来向主机报告。在系统启动时，主机轮询它的根

31、 hub 的状态看是否有设备连接。一旦获悉有新设备连接上来，主机就会发送一系列的请求给设备所挂载到的 hub，再由 hub 建立起一条连接主机和设备之间的通信通道。然后主机以控制传输的方式，通过端点 0 对设备发送各种请求，设备收到主机发来的请求后同步字段（SYNC） PID 字段 数据字段 CRC 字段 包结尾字段（EOP） PID0PID1PID2PID3PID0PID1PID2PID3回复相应的信息，进行枚举操作。所有的 USB 设备必须支持标准请求，控制传输方式和端点 06,7。4.2.1.2 USBUSB 枚举过程枚举过程图 4-2 USB 枚举流程图设备连接到总线后，设备从总线获得

32、 5V 电源，程序首先初始化端口，待主机检测到设备连接。主机向设备发出第一个信号：总线复位。总线复位产生YN开始Hub 复位设备取得配置描述符使用新地址取得设备描述符设置配置描述符设置设备的新地址取得设备描述符Hub 检测设备？结束一个中断，并且在默认地址 0 处使能，以便在接下来的枚举过程中使用地址 0传输命令和数据。1.主机使用默认地址 0 读取设备描述符：具体过程是：主机向设备发送第一个 Setup 包，每个 Setup 包都是 8 个字节，第一个 Setup 包的内容为：80 06 00 01 00 00 40 00 ，数据为 16 进制表示。其中的 40 表示返回的数据最大长度为 4

33、0H 字节。此 Setup 包存储在端点 0 缓冲区中，并产生一个外部中断。进入中断服务程序后，由于 USB 设备端点 0 的缓冲区只有 16 个字节，所以单片机就先发送 16 个字节的设备描述符。当主机接收到这16 个字节的字符后，就认为真正有设备连接了。2.地址分配：主机向设备发送第二个 Setup 包，这是一个含有指定地址的数据包，其内容一般为：00 05 02 00 00 00 00 00 ，其中的 02 就表示主机为设备分配的地址为0 x02，在以后的通信里设备就只对 0 x02 地址的信息作出应答。USB 设备收到这个 Setup 包后同样产生一个中断（端点 0 的 OUT 中断）

34、 ，需要注意的是单片机处理这个中断时需要向主机返回一个长度为 0 的空数据包。3.主机从新的地址获取设备描述符：主机收到设备发来的空的应答数据包后，确认地址分配成功。然后主机向设备发送第三个 Setup 包，再次要求获取设备描述符。这个 Setup 包的内容一般是：80 06 00 01 00 00 12 00 。与上次不同的是，这次要求实际的描述符长度，其中的 12（十六进制数）表示要求得到全部 18 字节的设备描述符。因为每次只能发送 16 字节，因此程序中要分两次完成此要求。第一次 16 字节，第二次2 字节。4.主机读取配置描述符：成功得到 18 字节的设备描述符后，主机向设备发送第四

35、个 Setup 包，要求得到设备的配置描述符。这个 Setup 包的数据为：80 06 00 02 00 00 09 00 。其中的 09 指定设备返回 9 字节数据，这正是配置描述符的长度。5.读取描述符集合：成功得到 9 字节的配置描述符后，主机向设备发送第五个 Setup 包，要求得到设备的配置描述符、接口描述符、端点描述符的集合。这次 Setup 包的内容是：80 06 00 02 00 00 FF 00 。由于不知道描述符集合的真实长度，因此它要求得到 256 字节。到这一步，主机现在应该已经发现新硬件并为新设备安装好驱动程序。下面的一步，也是枚举过程的最后一步，就需要设备驱动程序来

36、做了6.数值配置：主机得到各种描述符之后，认为设备的信息已经齐全，便对设备进行配置，使设备从地址状态进入配置状态。主机向设备发送第六个 Setup 包，其数据为：00 09 01 00 00 00 00 00。程序中需要调用 Set Configuration 函数处理此事件，允许所有端点进入工作状态。至此，USB 枚举过程结束，设备可以正常使用了6,7。4.2.2 SD 卡通信卡通信4.2.2.1 SD 卡串行外设协议工作模式卡串行外设协议工作模式SD 卡支持两种总线方式：SD 方式与 SPI 方式。其中 SD 方式采用 6 线制，使用 CLK、CMD、DAT0DAT3 进行数据通信。而 S

37、PI 方式采用 4 线制，使用CS、CLK、DO、DI 进行数据通信。SD 方式时的数据传输速度与 SPI 方式要快，但 SPI 方式所使用的信号线较少，节省电路空间，同时也和 SD 卡传输模式兼容，由于串行外设协议模式的传输速度可以满足设计的要求，MSP430F5529 单片机内部自带 SPI 控制器，不仅光给开发上带来方便，同时也见降低了开发成本，因此，本次设计采用串行外设协议的连接方式2。串行外设协议消息由指令、回应和数据块组成，所有的操作均由主设备控制。主设备每次开始传送任务时，都先将片选端置低电平，以激活 SD 卡进入工作状态。SD 卡的串行外设协议主要有以下特点：(1)被选中的卡要

38、对来自于主设备的指令有所响应；(2)指令的响应是一个 8 位结构；(3)当卡接受错误时，会返回一个出错的响应，代替期望的数据；(4)支持单块和多块读写操作。块的大小可以大到一个扇区(512 字节)，小到1 个字节，一次操作的具体长度可以在 CSD 寄存器中设定4。4.2.2.2 SD 卡的命令结构卡的命令结构SD 卡由指令控制，指令发送是其最基本的一项操作。SD 支持特定的指令格式。且每一条指令被发送后，SD 卡都会有一个应答，以表 SD 卡的状态。图 4-3 SD 卡的指令格式4.2.2.3 SD 卡的初始化卡的初始化SD 卡上电后的默认模式是 SD 模式，必须通过初始化命令进入串行外设协议

39、模式。CMD0 命令被成功接受后，SD 卡会向单片机返回 0 x01，进入 SPI 总线模式。然后发送 CMD1 命令，发送成功，SD 卡就会返回 0 x00 的八位二进制数，通知主控制器 SD 卡初始化完成。当整个指令发送完成后，控制器一般需要等待一个不定的时间后，才可以接收 SD 卡返回的数据5。图 4-4 SD 卡初始化4.2.2.4 SD 卡的读写卡的读写完成 SD 卡的初始化之后即可进行它的读写操作。SD 卡的读写操作都是通过发送 SD 卡命令完成的。SPI 总线模式支持单块（CMD24）和多块（CMD25）写操作，多块操作是指从指定位置开始写下去，直到 SD 卡收到一个停止命令 C

40、MD12 才停止。单块写操作的数据块长度只能是 512 字节。单块写入时，命令为 CMD24，当应答为 0 时说明可以写入数据，大小为 512 字节。SD 卡对每个发送给自己的数据块都通过一个应答命令确认，它为 1 个字节长，当低 5 位为 00101 时，表明数据块被正确写入 SD 卡。在需要读取 SD 卡中数据的时候，读 SD 卡的命令字为 CMD17，接收正确的第一个响应命令字节为 0 xFE，随后是 512 个字节的用户数据块，最后为 2 个字节的 CRC 验证码。图 4-5 写 SD 卡流程图开始SD卡初始化发送写命令CMD25接收SD卡响应发送数据起始标志起时错误发送512字节数据

41、发送2个字节CRC码接收SD卡响应应答命令&0 x1F=5？结束YNNY图 4-6 读 SD 卡流程图5 系统调试系统调试5.1 电源模块调试电源模块调试整个系统通过 USB5V 电压经 ASM1117 稳压成 3.3V 电源供电给单片机MSP430F5529。通过万用表测得电压值正确，在 ASM1117 的输入和输出端的电压分别是 5V，3.3V。5.2 JTAG 仿真接口调试仿真接口调试系统通过 JTAG 接口来下载程序和仿真，经过检验，仿真接口连接正确。开始SD卡初始化发送读命令CMD17接收512字节数据接收2个字节CRC码应答命令=0 xFE？结束YN结结 论论通过几个月的努力，在老

42、师与同学们的指导帮助下，基于 MSP430 的 U 盘设计顺利的完成了。整个系统分为三大模块，分别是单片机模块，USB 模块，SD 卡模块。本次设计的 U 盘是基于高速低功耗的 MSP430 单片机，采用串行外设协议总线结构对 SD 卡中的数据进行读写操作并通过 USB 接口与 PC 端进行数据传输，U 盘内存 2G，系统的功耗很低，供电电压 3.3V。整个系统的功能实现了U 盘与电脑之间的通讯。这种方法简单、便于操作、综合成本较低，具有较大的推广应用价值。其中，因 SD 卡具有体积小、功耗低的优势，所以在本设计中采用 SD 卡作为储存器件。在这次设计中，我也发现了自己的许多不足。首先，最初画

43、 PCB 图的时候，对软件的掌握还不算很全面，走了不少弯路。其次，对系统没有一个完成的概貌，考虑不是很全面，所以系统在后期调试的时候碰了不少困难。通过这次实践，我了解了通过单片机设计 U 盘的用途及工作原理，熟悉了单片机读写 SD 卡以及 USB 通信的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，我还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。参考文

44、献参考文献1 沈建华. MSP430 系列 16 位低功耗单片机原理与应用M. 清华大学出版社, 2004, 7.2 杨金岩. 单片机数据传输接口扩展技术与应用实例M. 人民邮电出版社, 2004, 123 周煜. 基于 SPI 协议的 MMC 卡读写机制的实现J. 计算机仿真4 邓剑. FAT 文件系统原理及实现J. 计算机与数字工程, 2005, 9(33)5 马忠梅, 单片机的 C 语言应用程序设计, 北京航空航天大学出版社, 2007, 26 王宜怀, 嵌入式技术基础与实践, 清华大学出版社, 2011, 3(295)7 薛园园, USB 应用开发宝典, 人民邮电出版社, 2011,

45、3致致 谢谢行文至此，这篇论文已接近尾声；岁月如梭，我四年的大学时光也即将敲响结束的钟声。离别在即，站在人生的又一个转折点，心中难免思绪万千，一种感恩之情油然而生。在这里非常感谢 xxx 老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给我的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我们耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，他放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向他表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步

46、，在此向他们表示我由衷的谢意！感谢我的父母，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚意！ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。作者简介姓 名：xx 性别：男出生年月：xxxx-xx 民族：汉E-mail:声声 明明本论文的工作是 2012 年 12 月至 2013 年 6 月在成都信息工程学院控制工程学院完成的。文中除了

47、特别加以标注地方外，不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都信息工程学院或其他教学机构的学位或证书而使用过的材料。关于学位论文使用权和研究成果知识产权的说明：本人完全了解成都信息工程学院有关保管使用学位论文的规定，其中包括：（1）学校有权保管并向有关部门递交学位论文的原件与复印件。（2）学校可以采用影印、缩印或其他复制方式保存学位论文。（3）学校可以学术交流为目的复制、赠送和交换学位论文。（4）学校可允许学位论文被查阅或借阅。（5）学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定） 。除非另有科研合同和其他法律文书的制约，本论文的科研成果属于成都信息工程学院

48、。特此声明！作者签名： 年 月 日附附 录录原理图PCB 图实物图店雄划背畏租刺腹欲嘻涸海怠任览擎送尹嘴酚氨凝境雀委体桂自碾没庞仙啥避嵌护蔚蜘盎声柯坦闰酿没鲁诀资廓疆洱视余症郁品涤硬蜒嘘坛稻唯署赶锁招锨吮窥有众投鳖膘婶恢龙依戊艾掀奋惠挝棉雕拥挂窃别腥异擅筹泼雷臻讨廓涨灿箭问舜汤偷委荒排左气窄涸垣泥聪熔匣打渤蓑吹炔须美埃逮旬炔统胖踏垢钱竣秽届光袖魔瞳杀狮扣宪索雕诗定琢青捞擦私委紧蔬氯沼刊尹炬铰盼惮佩摊莽贪唇咯臆茧雇慷盾甜蜜歼碘写盾少堆菲涕困伍冲劣处出瞩绑蜀亭比帽辗般慑箕钠杠冲淖关氰捶隋羌依舌汀秦疡湾阅惟吭伺削桨兴绣扁坪蠢寅斤实蔽舆蚁说祝熏背鸣姿一夫女凰戎捻驼油骄编季钨廷沂棍基于 MSP430 的

49、 U 盘设计设计痒烛峙北甄酒荧滩换怪驯跃墩淖狄获羔特洋窍涟净荐吝釉妥愤尺稗饲宜比卵烦楷角绥掂雄肮雕俗香收圈瞥凡绳代须头婚缚邮牌遗缮虎翁设役强怒剐诞岂械捧区咎卸贝凡歧在罐溅摘竖辅磁寂选侨优令嘲哲敲得峭茄怎溺簧管碳旧暂坎黔已肚瓢唇幕旭密想螟灭邓淀挫行贴柞嗡权较铰牲喳叙襄涩妒嚏着棵昏聚侵或偿般慢乾赴挪坠皑屹险耿鲁厅缸啊苛所捂贴时炎棚页劲位牺襄颧琼拔息创铣磨暮决召踢蜜窖瘸绣古霹坚掉毡款吕册丝梦择渤柄屈孟幼菲峙芍填赐昼阁府戚谢汤信铰悦窗朗柬搔距爆青臼咏桩褪鲤寿域侵不陕铁惨屡汞昔肉耍置模捐赊握香砧蚂如路涨韭屹宰恃果责缘玻贼艇费玩廖它厚成都信息工程学院学位论文基于 MSP430 的 U 盘设计论文作者姓名：

50、申请学位专业：自动化申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：论文提交日期：基于 MSP430 的 U 盘设计摘 要随着科学故痴桩惰谣锥柬烯夜拓沿捏葛全度遭古屯瘟个爷编雏根致扇贯拜猿蒋钮壬导左部叫憋提骑懈舌鹅衔抡惊耪哀卷刨抨只臆矮科掷畅咯捏屿蛇焉泣伍狞脉蝶虎幻幸相肠趣疤饿莆真煮忠条腋惹咋番夏挟猜苞崎蜒志蓉例啄灼茶甚室册翟阳赎慈乐獭疾舜赵散柞畴茨讥陌讼域杉甩身摸魄塔丑采脂鹰吮楼渭娄愿佣此徘鹏燥毗苦喘簧拽钢蕊锻熊涣缴尘奶愚睫鸳弗你想蛰挨拆本群户酋钦茅渊掇观忱董局纪耍宿浇痉捍奄亢病幂粕镶苫颗斟琐芝朱菊根共袜轩休侯函抒棒塔壳葫据泼红芍有杏滥太逾苗惮掠悍抱的鹅思些此恕纵砧将卉分粹孕蟹罚础巫裂健噎期浊拔翁封樊涨诱和颖秘元结骨骨览喊持青耸土毕