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嵌入式USB海量存储系统的设计与实现
作 者: 王萌
导 师: 王伟
学 校: 河北工业大学
专 业: 微电子学与固体电子学
关键词: 嵌入式 ARM USB Linux 海量存储
分类号: TP333
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
随着数码产品的快速更新和嵌入式产品的层出不穷,我们迎来了信息产业的迅猛发展,在这个信息时代里,数据的快速传输和方便存储无疑是我们关注的热点问题。嵌入式系统以应用为核心,依托计算机技术基础,软硬件可裁剪,其硬件系统高度集成,将各种总线控制器集成到处理器中,具有超低功耗和较小的体积,可实现对特定领域完成特定功能。随着ARM、PowerPC等嵌入式芯片以及其他硬件设备的微型化,嵌入式设备得到了迅速发展,用户可以通过各种手持设备,完成个人PC的任务。USB是大家所熟知的在计算机总线中应用最为广泛的接口技术,同样它在嵌入式系统中有着举足轻重的地位,由于USB设备具有使用方便,传输速度快等优点,USB传输成了首选之一。而Linux操作系统以其内核小,效率高,多平台支持,开源免费等特性在嵌入式市场中占有很高的份额。本文提出了在Linux平台下USB大容量存储系统的设计方案。本论文分析了Linux设备模型、SCSI协议和USB协议的技术手册。通过设计和开发在Linux操作系统上的USB的设备驱动和Gadget存储类驱动,实现嵌入式海量存储设备OTG的功能,即嵌入式海量存储设备既可以作为设备端被PC机识别为海量存储设备,同时也可以作为主机端驱动U盘等可移动存储设备类。本文中选用ARM11芯片S3C6410作为核心处理器,构建和实现了USB主机和USB设备的海量的存储系统,采用Nand Flash作为非易失性存储器,存储根文件系统以及用户文件等。在硬件资源方便,本设计提供给用户3个A类型的USB Hub接口、一个mini USB接口以及一个SD卡读卡器,向用户提供了多种读取移动存储设备的方式,方便用户转存数据。在软件方面,本设计主要包括USB驱动、用户操作界面、Gadget驱动程序等。本设计采用QT图形界面系统,向用户提供了一个友好的本地操作移动存储设备内文件的界面。此外,用户还可以通过PC将本设计识别为海量存储设备,并进行读写操作。本设计涉及的硬件电路以及软件均采用模块化设计方法,层次清晰,便于分析等。此方法可以很好的实现嵌入式USB海量存储系统。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第一章 绪论 8-11 §1-1 引言 8 §1-2 海量存储系统的发展与展望 8-9 §1-3 课题研究目的与意义 9 §1-4 论文主要工作和结构安排 9-11 第二章 基于USB的海量存储设备总体设计方案 11-17 §2-1 总体设计 11 §2-2 相关技术介绍 11-17 2-2-1. QT 介绍 11-12 2-2-2. USB 技术介绍 12-15 2-2-3. Linux 操作系统介绍 15-17 第三章 系统硬件设计 17-23 §3-1 ARM 处理器 17 §3-2 Flash 存储芯片电路设计 17-18 §3-3 USB 电路设计 18-20 3-3-1. USB Hub 电路设计 18-19 3-3-2. USB Slave 电路设计 19-20 3-3-3. USB 电源设计 20 §3-4 LCD 触摸屏电路设计 20-21 §3-5 SD Card 电路设计 21 §3-6 其他电路设计 21-23 3-6-1. RTC 电路设计 21-22 3-6-2. SDRAM 电路设计 22-23 第四章 系统软件平台建立 23-30 §4-1 U-boot 移植 23-24 4-1-1. U-Boot 简介 23 4-1-2. U-Boot 移植 23-24 4-1-3. U-Boot 编译 24 §4-2 Linux 移植 24-26 4-2-1. Linux 简介 24-25 4-2-2. Linux 内核剪裁 25-26 4-2-3. Linux 内核编译 26 §4-3 QT 移植 26-27 4-3-1. 准备工作 26-27 4-3-2. 本机编译 QT 27 4-3-3. 交叉编译 Qtopia 27 §4-4 根文件系统制作 27-30 4-4-1. Busybox 移植 27-28 4-4-2. 根文件系统制作 28-30 第五章 基于USB的海量存储设备软件设计 30-42 §5-1 USB 驱动简介 30-31 5-1-1. Linux 设备驱动介绍 30 5-1-2. USB 驱动简介 30-31 §5-2 USB Device 驱动程序设计 31-35 5-2-1. USB Host 简介 31-32 5-2-2.USB Device 驱动程序设计 32-35 §5-3 USB Gadget 驱动程序设计 35-37 5-3-1 USB Device 简介 35 5-3-2 USB Gadget 驱动程序设计 35-37 §5-4 USB 驱动配置 37-42 5-4-1 USB Device 驱动配置 37-40 5-4-2 USB Gadget 驱动配置 40-42 第六章 系统总体测试 42-47 §6-1 USB Host 测试 42-45 §6-2 USB Device 测试 45-47 第七章 总结和展望 47-49 7.1 工作总结 47 7.2 工作展望 47-49 参考文献 49-51 致谢 51
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机(不连续作用电子计算机) > 存贮器
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