支持USB海量存储器的车载DVD系统实现年期信息技术.doc

支持USB海量存储器的车载DVD系统实现(2010年12期信息技术) 作者： 日期：基于USB海量存储器的车载DVD系统实现者建武1，李启南2 (1. 甘肃省计算中心 甘肃省兰州市 730010；2. 兰州交通大学 电子与信息工程学院 甘肃省兰州市 730070) 摘要：实现了一种基于USB海量存储器的车载DVD系统。系统使用SPHE8202T DVD处理器为核心构建系统硬件平台，通过编写枚举程序实现自动识别并配置USB海量存储器；系统按照BULKONLY传输协议在USB海量存储器与USB主机间进行数据交换，实现了在车载DVD系统中使用USB海量存储器播放音视频多媒体文件的功能。关键词：海量存储器，通用串行总线，车载DVD系统Implementation of Car DVD System Based On USB Mass Storage deviceZhe Jian-wu 1，LI Qi-nan2(1Gansu Province Computer Centro, Gansu Lanzhou, 730010 ; 2College of electrical & information engineering , Lan zhou Jiaotong University, Gansu Lanzhou ,730070)Abstract: The car DVD system based on USB Mass Storage device is implemented. The system sets up a hardware platform used the SPHE8202T DVD CPU. By programming enumerate software, the system can identify and configure USB Mass Storage device automatically. According to the bulk-only protocol, the system exchanged data between USB Mass Storage device and USB HOST，realizes the function that played the audio or video multimedia files used USB Mass Storage device in the car DVD system.Key words: Mass Storage device，USB(Universal Serial Bus), Car DVD System1.引言随着汽车的普及和车用电子产品技术1日趋成熟，车载DVD系统已成为汽车必配娱乐设备，用于满足驾乘人员消除疲劳、移动娱乐等多方位要求。在娱乐设备普及后，娱乐多媒体内容获取就成为了车载DVD系统普及的下一个焦点，DVD碟片存在存储容量有限、不能从网上实时下载数据等缺点，驾乘人员迫切希望能使用支持即插即用的USB海量存储器（USB Mass Storage Device）随时随地从互联网、手机等多种途径获取娱乐多媒体内容。因此设计和实现基于USB海量存储器的车载DVD系统成为了车载DVD系统研发的热点。本文以SPHE8202T DVD处理器为核心构建车载DVD硬件平台2，通过编程实现对USB海量存储器枚举，可识别使用多种类型USB海量存储器；遵守BULKONLY传输协议在USB海量存储器与USB主机间进行数据交换，支持常见的MPEG4、JPEG、GIF等多种文件格式读取，实现了在车载DVD系统中使用USB海量存储器播放音频、视频多媒体文件的功能。由于目前市场上仍缺乏相应的成熟产品，因此本系统研究具有一定的实践创新性和应用价值。2. USB海量存储器USB是一种电缆总线，支持在USB主机和各式各样的即插即用外设之间进行数据传输。一个USB系统被定义为三个部分：USB主机、USB设备和USB互连。USB主机是计算机或各种嵌入式系统，完成的主要功能是检测USB设备的连接和断开，管理USB主机和USB设备间的数据通信流；USB设备包括两个基本类型设备：集线器(HUB)和功能设备，典型的功能设备有鼠标、键盘及海量存储器等。USB设备接收USB总线上的数据流，通过其中令牌包的地址判断所携带数据包是不是发给自己的：若地址不符，则简单地丢弃该数据包；若地址相符，则通过响应USB主机的数据包与USB主机进行数据传输。USB设备具体负责实现以下操作：（1）响应USB主机的标准请求，完成设备配置；（2）检测并接收USB主机发送到USB设备的通讯数据；（3）对接收到的数据包、地址包等进行错误检测；（4）与USB主机交换数据，并以ACK、NAK等状态反馈数据传输状态。为了简化USB设备的开发过程， USB对一些具有相似特点并提供相似功能的USB设备进行抽象，定义它们所特有的属性和使用方法，统称为设备类。常用的设备类主要有以键盘、鼠标为代表的人机接口设备（HID）类和以移动硬盘、U盘、SD卡等为代表的海量存储器类（USB Mass Storage Device Class）。3系统硬件实现本系统以SPHE8202T为核心构造硬件平台，系统架构图如图1所示。SPHE8202T是一款具有高性能、低成本的高集成度DVD处理器,能实现MP3、DVD、MP4 等基本解码功能， 支持外接USB 接口和SD 卡。USB 接口电路如图2所示。图1 车载DVD系统架构图 图2 USB接口电路图 图3 USB设备连接图 USB主机和USB设备采用图3方式进行连接。USB主机或HUB下行端口的差模信号线D和D上均连接有一个下拉电阻Rpd，其阻值为15K。当USB主机或HUB下行端口处于断开状态时，D和D信号线电平将恒定为0。与此对应设备端的D和D信号线中的一根连接有上拉电阻Rpu，其阻值为1.5 K。当USB设备连接到USB主机或HUB下行端口的瞬间，USB设备端信号线上的上拉电阻将通过USB电缆线与USB主机或HUB端下拉电阻组成分压器。这样USB主机或HUB端信号线电平将上升，这一电平变化如图4所示，USB主机通过检测该电平变化就可以自动检测到USB设备的插入。图4 USB设备接入电平检测示意图 类似地通过信号线上拉和下拉电平机制，USB主机可以自动检测到USB设备的拔出。4系统软件实现基于USB设备的系统软件开发需要USB主机驱动程序的支持3,因此高效的USB主机驱动程序开发是USB系统软件设计实现的关键。系统软件以固件形式嵌入USB 主机中，基本功能流程如图5所示。图5 系统软件基本功能流程图USB设备枚举是任何USB设备在插入或复位时发生的信号传递过程，用于检测识别不同类型USB设备，完成USB设备的初始配置。设备枚举的作用是使USB主机知道插入的USB设备所具有的能力，是低速设备还是高速设备，以便载入对应的设备驱动程序。USB海量存储器枚举过程如图6所示。图6 USB海量存储器枚举过程1)连接检测。如2所述USB海量存储器插入时将导致信号线电平上升，所以USB主机通过每隔一定时间轮询接口端的D+和D-电位变化，就可判断是否有USB海量存储器插入。一旦USB海量存储器插入，USB主机通过中断对此进行处理，并置位相应寄存器。2)复位USB设备。USB主机检测到一个USB海量存储器就发出设备端的复位命令，USB设备收到复位信号后，就使用默认地址（00H）来对其进行寻址。3)地址分配。USB主机接收到USB海量存储器对默认地址（00H）响应后，发送一个Set Address(设置地址)请求分配一个单独的地址给USB海量存储器。USB海量存储器读取这个请求，返回确认信息并且保存新的地址。4)读取USB海量存储器描述符。USB主机通过Get Descriptor来读取USB描述符。USB海量存储器描述符是对USB海量存储器属性的说明，标准USB海量存储器有5种描述符，分别为设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符和字符串描述符。5)设备配置。USB主机依照读取的USB设备描述符来进行配置，如果海量存储器所需的USB资源得到满足，就发送配置命令给USB海量存储器，以该配置号配置USB海量存储器。枚举成功后将进行一系列的初始化和设置操作，以便开始后续数据传输，此后USB海量存储器即可使用。5 结 论我们采用以下方法对系统进行了测试：(1)播放同一USB海量存储器中不同格式的影音文件。在Kingston USB海量存储器里存放WMA、Divx、Xvid、MPEG4、JPEG、GIF、TIF等不同格式的文件进行播放。(2)使用不同USB海量存储器播放同一文件。分别在Kingston、郎科等市场主流产品上存放同一文件进行播放。测试步骤是将USB海量存储器在无碟状态插入车载DVD系统，系统执行枚举过程识别配置USB海量存储器后屏幕显示“READ USB”，然后显示USB海量存储器的多媒体文件列表，按列表的顺序自动播放或通过遥控器按键手动选择播放音视频多媒体文件。测试表明系统能识别目前市场主流的海量存储器，完成常见的WMA、Divx、Xvid、MPEG4、JPEG、GIF、TIF等格式的多媒体音视频文件播放，实现了在车载DVD系统中使用USB海量存储器播放音视频多媒体文件的功能。参考文献：1苏晓东,基于单片机的汽车行驶记录仪的设计J,信息技术,2009,33(8):127-1302谈宏华,樊季林,SPHE8202T在车载DVD 中的应用J,电子设计工程，2009,17(3):49-513王志军,赵峰,基于AT91SAM7S64 的USBLPT转接系统的固件设计J,信息技术，2009,33(5):101-102作者简介：者建武(1964),男,回族,学士,副研究员,研究领域为计算机应用技术。本文作者