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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。

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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