基于msp430的u盘设计(编辑修改稿)

基于msp430的u盘设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 系统设计总体方案 系统框图 图 21 系统方框图 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。 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。 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、安全工作的前提。 单片机U SB 模块PC电源模块 SD 卡模块 第 3 页 共 22 页 本设 计用到的电源为 ，属于小功率稳压电源，采用三端稳压芯片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。 3 系统电路设计与分析 单片机最小系统 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： 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 31 MSP430F5529单片机的内部框图 第 4 页 共 22 页 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。 图 32 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。 （ 2）按键复位：在复位电容 C16 上并联一个开关，当开关 SWPB 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 33 复位电路 第 5 页 共 22 页 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 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， C1 C1 C1C C21 为滤波电容。 图 34 电源模块 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35 所示， VCC、 D、和 D+引脚分别连接到单片机的 VBUS、 、。 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 35 USB接口模块 MSP430F5529 单片机的 USB 模块具有以下特性： ◆完全符合 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 输出的低功耗线性稳压器，该稳压器从 5V的 VBUS 取电， 第 6 页 共 22 页 输出足以驱动整个 MSP430 工作 — 集成 PHY 和 PLL模块供电 — ◆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 图 36 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XT1CLK[2]。 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）。 第 7 页 共 22 页 图 37 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。 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。 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，见图 38。 DO、CS、 SCLK 和 DI 引脚分别接到单片机的 、 、 、。 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 38 SD卡实物及引脚描述 第 8 页 共 22 页 图 39 SD卡接口电路 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。 图 310 JTAG仿真接口电路 第 9 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。 主程序流程图 图 41。