基于FS7805 APLIF的USB-ATAPI桥接器的设计和实现

论文摘要

通用串行总线（USB）是一种标准的连接接口,以其速度快、功耗低、支持即插即用和使用安装方便等特点而得到了广泛的应用。论文课题基于高效能可程序化逻辑接口（APLIF）设计和实现了通用串行总线（USB）与AT计算机上附加设备包接口（ATAPI）的桥接器。该设计采用FS7805芯片的APLIF接口,其灵活和可编程的特性简化了外部硬件的设计,提高了系统的稳定性。论文工作取得的成果概括如下:（1）.在分析USB和ATAPI的结构、特性和传输协议的基础上,完成了基于USB大容量存储器传输协议的USB-ATAPI桥接器的总体设计和实现技术路线;（2）.完成了桥接器的硬件设计。以APLIF接口为核心,桥接器硬件电路包含电源电路、FS7805基础电路和IDE连接电路,其中电源电路部分的设计中提供了USB供电和外部电源供电两种模式;（3）.在硬件设计的基础上,遵循USB、ATAPI数据传输协议和MASS STORAGE存储器传输协议完成了包含USB枚举、ATAPI命令解析、APLIF波形设计以及USB数据读取等的固件设计工作。论文工作中通过深入分析调试工具抓取的数据解决了系统调试过程中发现的所有问题,进一步保证了USB-ATAPI桥接器的整体性能。论文工作的进行一方面可以拓展FS7805最新一代控制芯片的应用领域,另一方面也对加强USB在涉及到数据传输的诸多场合的应用具有一定的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 USB 的发展历程及现状
• 1.1.1 USB 的发展历程及特点
• 1.1.2 USB 的市场应用现状
• 1.2 课题来源及研究意义
• 1.3 本论文研究的内容与主要工作
• 1.4 论文体系结构
• 第二章 USB 与ATAPI
• 2.1 USB 接口
• 2.1.1 USB 概述
• 2.1.2 USB 的电气特性
• 2.1.3 USB 系统体系结构
• 2.1.4 USB 事务处理
• 2.1.5 USB 数据传输类型
• 2.2 ATAPI 接口
• 2.2.1 ATAPI 概述
• 2.2.2 ATAPI 体系结构
• 2.2.3 ATAPI 传输机制
• 2.2.4 ATAPI 传输协议
• 2.2.5 ATAPI 命令
• 2.3 USB 大容量存储器批量传输协议
• 2.3.1 USB 的描述符
• 2.3.2 命令、数据及状态的传输流程
• 2.3.3 命令块数据包（CBW）
• 2.3.4 命令状态数据包（CSW）
• 2.3.5 大容量存储器的命令块集
• 2.4 本章小结
• 第三章 USB-ATAPI 桥接器的总体设计
• 3.1 设计目标
• 3.2 桥接器的总体设计
• 3.2.1 桥接器的工作流程
• 3.2.2 桥接器的硬件总体设计
• 3.2.3 固件程序总体设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 USB-ATAPI 桥接器的硬件设计
• 4.1 主控芯片 FS7805 简介
• 4.2 APLIF 介绍
• 4.2.1 APLIF 模式
• 4.2.2 APLIF 的硬件组成
• 4.2.3 APLIF 寄存器
• 4.3 FS7805 开发板介绍
• 4.4 USB-ATAPI 桥接器的开发板硬件电路设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 USB-ATAPI 桥接器的固件设计
• 5.1 固件程序开发环境
• 5.2 固件程序的总体流程
• 5.3 固件程序设计
• 5.3.1 主循环
• 5.3.2 USB 设备枚举
• 5.3.3 ATAPI 命令发送
• 5.3.4 ATAPI 设备数据接收
• 5.3.5 单片机向PC 主机的数据传输
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统调试
• 6.1 关于固件的调试
• 6.2 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 附录A
• A.1 FS7805 引脚分布图
• A.2 MCU 支撑电路图