基于AT89S52的USB下载线的设计

论文摘要

本文设计了一种USB数据下载线,所设计的下载线,克服了传统并口下载线的接口应用范围不广以及现在USB下载线需要驱动程序和下载软件的缺点。本文从理论分析到实物制作,描述了基于U盘的下载线的实现方式。下载线采用了USB接口与计算机连接,在与计算机的设备描述中把USB下载线说明为一个USB磁盘,使用操作系统的USB Disk的驱动程序和文件操作命令,实现了无驱动、无下载软件的下载线。最终的成品对用户来说,下载线是透明的,不需要驱动程序,直接就可以使用,仅需要将HEX文件复制到下载线映射的磁盘即可将程序写入对应的单片机中。这样,不仅解决了下载线的驱动程序的问题,还解决了下载软件及对应操作的问题。论文在设计并制作下载线的过程中,对该系统的系统分析、系统功能的软硬件划分进行阐述,对软件和硬件及对应的接口作出说明。在硬件上设计并实现了单片机驱动USB接口和下载线接口的原理电路。论文在软件设计中,详细列举了USB设备开发过程,包括计算机与USB设备之间的协议、USB设备开发流程和USB设备响应过程等。在USB磁盘实现过程中,不仅有USB设备响应、SCSI命令、FAT文件系统、文件的写入和读出,还通过采用被下载程序的单片机虚拟FLASH存储器,把写入USB磁盘的HEX文件格式转换为机器码并写入单片机对应的程序存储空间,从而实现了程序文件写入计算机中的USB磁盘,实际实现单片机的程序的ISP下载功能。其中,论文中对HEX文件进行了详细的描述,也采用程序实现了将HEX格式转换为机器码及对应的代码存储地址;对AT89S系列单片机的程序串行下载指令和波形进行分析,编写了对应的ISP下载驱动程序。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 单片机程序下载
• 1.1.2 下载软件
• 1.2 研究目标和意义
• 1.2.1 目标
• 1.2.2 意义
• 1.3 研究思路
• 1.3.1 系统架构
• 1.3.2 USB 器件的选择
• 1.3.3 Mass Storage 协议与FAT16
• 第二章 研究的理论基础
• 2.1 USB 基本结构与特性
• 2.1.1 USB1.1 协议总览
• 2.1.2 USB 系统模型
• 2.1.3 USB 主机
• 2.1.4 USB 设备
• 2.1.5 USB 数据通信协议
• 2.1.6 USB 数据传输类型
• 2.1.7 USB 描述符
• 2.1.8 USB 设备标准请求命令
• 2.1.9 USB 设备枚举、配置
• 2.2 PDIUSBD12 端点模式
• 2.3 FAT 文件系统
• 2.3.1 FAT 综述
• 2.3.2 主引导扇区
• 2.3.3 DBR 区
• 2.3.4 FAT 区
• 2.3.5 DIR 区（根目录区）
• 2.3.6 数据（DATA）区
• 2.3.7 U 盘的FAT 结构
• 2.4 HEX 文件格式
• 2.4.1 HEX 综述
• 2.4.2 记录格式
• 2.4.3 HEX 文件和BIN 文件格式区别
• 第三章 硬件电路设计
• 3.1 系统架构
• 3.2 单片机最小系统
• 3.2.1 AT89S52 简介
• 3.2.2 AT89S52 最小系统
• 3.3 USB 接口电路
• 3.3.1 PDIUSBD12 简介
• 3.3.2 PDIUSBD12 电路设计
• 3.4 硬件电路设计与制作
• 3.4.1 下载线接口电路
• 3.4.2 下载线电路
• 3.4.3 下载线硬件制作
• 第四章 软件设计
• 4.1 软件系统规划
• 4.2 U 盘实现
• 4.2.1 U 盘程序设计的主要步骤和内容
• 4.2.2 D12 驱动函数
• 4.2.3 提供描述符
• 4.2.4 Mass Storage 协议
• 4.2.5 SCSI 命令集
• 4.2.6 U 盘相关函数
• 4.3 程序文件格式转换
• 4.4 单片机程序下载
• 4.4.1 模拟SPI 接口函数
• 4.4.2 ISP 相关函数
• 4.5 系统调试
• 第五章 结论
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献