基于MSP430的U盘设计毕业设计

1、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： 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看好。因此，设计稳定、低 功耗的数据储存器件就显

2、得非常重要了。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 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。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 关键词 ：MSP43；0 U盘； SD卡；读卡器 The U disk design of a MSP430-based Abs

3、tract With 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 product

4、s, 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,

5、 stable, low power consumption of data storage devices is very important.残 骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 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

6、USB interface with 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 populariza

7、tion and application 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 device酽s.锕极額閉镇桧猪訣锥。 Key words: MSP430; U disk; SD card; Card reader 目录 论文总页数： 22 页 1 引言 1 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1 课题研究的背景与意义 1 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.1.1

8、课题研究背景 1 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.1.2 研究意义 1 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2 总体方案论证与设计 1 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1 设计要求 1 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2 系统设计总体方案 2 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 2.2.1 系统框图 2 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 2.2.2 单片机的选择 2 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 2.2.3 电源选择 2 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3 系统电路设计与分析 3 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 3.1 单片机最小系统 3 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 3.1.1 MSP430F5529 单片机简介 3 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 3.1.2 电路分析

9、4 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 3.2 USB 接口模块 5 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 3.3 SD 卡接口模块 7 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 3.4 JTAG 仿真接口 8 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 4 系统软件设计与分析 9 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 4.1 主程序流程图 9 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 4.2 各单元设计思路及实现功能 10 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 4.2.1 USB 通信 10 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 4.2.2 SD 卡通信 13 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 5 系统调试 16 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 5.1 电源模块调试 16 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 5.2 JTAG 仿真接口调试 1

10、7 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 结论 17 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 参考文献 18 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 致谢 19 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 声明 20 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 附录 21 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 1 引言 1.1 课题研究的背景与意义 1.1.1 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

11、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。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。 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

12、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 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 1.1.2 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

13、于低功耗的 MSP430单片机制作 U 盘。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 2 总体方案论证与设计 2.1 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，利用串行外围接口总线与 SD 卡相连，实现对 SD 卡的数据读写。 鶼渍螻偉阅劍 第 1 页共 22 页 鲰腎邏蘞。 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

14、作。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。 2.2 系统设计总体方案 2.2.1 系统框图 电源模块 单片机 SD卡模块 USB模块 PC 图 2-1 系统方框图 2.2.2 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。 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 方案一： MSP430F5529 采用 MSP430F559 单片机，该单片机

15、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。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 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。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎 諏涼。 2.2.3 电源选择 第 2 页共 22 页 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

16、稳压芯片 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。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。 3 系统电路设计与分析 3.1 单片机最小系统 3.1.1 MSP430F5529 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_A1，每个支持：增强 UART、 IrDA 、同步 SPI；2，USCI_B0 和 USCI_B1，每个支持：

17、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。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。 第 3 页共 22 页 图 3-1 MSP430F5529 单片机的内部框图 3.1.2 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频率。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 图 3-

18、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。裊樣祕廬廂颤 谚鍘羋蔺。 （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。 仓嫗盤紲嘱

19、珑詁鍬齊驁。 第 4 页共 22 页 图 3-3 复位电路 电源模块：电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。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 图 3-4 电源模块 3.2 USB 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

20、/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 。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 图 3-5 USB 接口模块 MSP430F5529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 第 5 页共 22 页 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 工作瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 集成 1.8V 低功耗线性稳压器为 PHY 和 PLL 模块供电

21、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 空间，为系统提供额外的 2KB 的 RAM USB 功能引脚变为具有强电流驱动能力的通用 I/O 口 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 2

22、 XT1CLK 。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 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 ）。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 第 6 页共 22 页 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。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 控制传输：控制传输被用来实现 USB 设备和主机之间

23、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。 峴扬斕滾澗 辐滠兴渙藺。 中断传输 /批量传输： USB 模块支持数据以中断 / 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。 詩叁撻訥烬 忧毀厉鋨骜。 3.3 SD 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，

24、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。 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。 第 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 JTAG 是一种国际标准测试协议，标准的 JTAG 接口是 4 线 TMS、 TCK 、TDI 、 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。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。 图 3

25、-10 JTAG 仿真接口电路 第 8 页共 22 页 4 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。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 4.1 主程序流程图 开始 USB初始化 Y USB枚举 得到当前 USB 连接状态 N 第一次连接？ N Y 实现 SD卡通信 结束 连接完成？ 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 第 9 页共 22 页 是

26、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。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。 4.2 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 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。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。 4.2.1.1 USB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。 U

27、SB 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： 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 表 4-1 包的基本格式 同步字段（ SYNC ） PID 字段 数据字段 CRC 字段 包结尾字段（ EOP） 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。钡嵐縣緱虜 荣产涛團蔺。 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

28、图所示 6,7 ：懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。 PID0 PID1 PID2 PID3 PID0 PID1 PID2 PID3 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 hub 的状态看是否有设备连 接。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。 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 第 10 页 共 22 页制传输的方式，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 回复相应的信息，进行

29、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 。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。 4.2.1.2 USB枚举过程 开始 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。 取得配置描述符 设置配置描述符 图 4-2 USB 枚举流程图 设备连接到总线后，设备从总线获得 5V 电源，程序首先初始化端口，待 第 11 页 共 22 页 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 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。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。 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 Se

30、tup 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 40H 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。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。 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 0

31、2 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），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。 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。 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

32、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。 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。 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。 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱 骝。 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

33、 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做 第 12 页 共 22 页 了攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。 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

34、 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。 趕 輾雏纨颗锊讨跃满賺。 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 4.2.2.1 SD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 SPI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

35、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 。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。 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。 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。 SD 卡的串行外设协议主要有以下特点： (1) 被选中的卡要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

36、，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 。 偽澀锟攢鴛擋緬铹 鈞錠。 4.2.2.2 SD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。 緦徑 铫膾龋轿级镗挢廟。 第 13 页 共 22 页 图 4-3 SD 卡的指令格式 4.2.2.3 SD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 议模式。 CMD0 命令被成

37、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 。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。 图 4-4 SD 卡初始化 4.2.2.4 SD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 第 14 页 共 22 页 过 发 送 SD 卡 命 令 完 成 的 。 SPI 总 线 模 式 支 持 单 块 （ CMD24 ） 和 多 块 （ C

38、MD25）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 CMD12 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。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。 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。 镞锊过润

39、启婭澗骆讕瀘。 结束 图 4-5 写 SD 卡流程图 图 4-6 读 SD 卡流程图 5 系统调试 5.1 电源模块调试 第 16 页 共 22 页 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。 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。 5.2 JTAG 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。 结论 通过几个月的努力，在老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

40、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。 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。 在这次设计中，我也发现了自己的许多不足。首先，最初画 PCB 图的时 候，对软件的掌握还不算很全面，

41、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。 嵝硖贪塒廩 袞悯倉華糲。 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。 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。 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。 劇妆诨貰攖苹埘呂仑 庙。 第 17 页 共 22 页 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.臠龍讹 驄桠业變墊罗蘄