基于USB的多功能闪存读卡器的研究与设计

论文摘要

本文主要设计了基于USB2.0的多功能闪存卡读卡器，其设计工作主要分为USB2.0设备控制器IP的设计和闪存卡读卡器两部分。首先论文根据USB2.0规范的系统架构和通信协议提出一个适用于USB设备端的USB通信流模型并根据该模型设计了USB引擎电路，主要包括UTM和SIE两个方面。在设计中，论文还对USB通信的错误恢复机制及缓冲区管理策略作出了改进，并在设计完成后进行了逻辑验证。然后论文根据对具有触点排的接触式IC和自动识别知识的研究，设计了闪存卡读卡器并详述了其设计过程。在读卡器的设计过程中，论文还详述了对读卡器反碰撞算法的改进和优化，这些改进从一定程度上提高了系统的处理能力和资源利用率。最后，论文展望了USB及基于其上的外围设备的发展前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 USB历史发展及现状
• 1.2 闪存卡的发展现状
• 1.3 设计目的及论文内容安排
• 1.3.1 论文设计目的
• 1.3.2 论文内容安排
• 1.3.3 改进与创新
• 第2章 对USB和闪存卡的研究
• 2.1 USB系统传输原理
• 2.1.1 USB体系结构
• 2.1.2 USB数据传输
• 2.1.3 USB通信数据流模型
• 2.2 闪存卡的特性
• 2.2.1 Smart Media（SM卡）
• 2.2.2 Compact Flash（CF卡）
• 2.3 读卡器的架构概要设计
• 第3章 USB引擎的设计
• 3.1 USB引擎在系统中的位置以及作用
• 3.2 USB1.1规范的UTM
• 3.2.1 发送功能TX
• 3.2.2 接收功能RX
• 3.3 USB2.0规范的SIE
• 3.3.1 UTMI（USB传输宏单元标准接口）
• 3.3.2 PD（信息包解析器）
• 3.3.3 PA（信息包组构器）
• 3.3.4 PE（协议引擎）
• 3.3.5 BUFFER（USB端点缓存）
• 3.3.6 RF（状态寄存器堆）
• 3.3.7 MA（内存访问仲裁器）
• 3.3.8 WB
• 3.4 USB引擎实现的USB通信
• 3.4.1 控制状态寄存器各控制位定义
• 3.4.2 BUFFER管理策略
• 3.4.3 SIE实现USB通信示例
• 3.4.4 SIE对USB通信失败的恢复措施
• 3.5 USB IP核的验证
• 3.5.1 HOST行为模型
• 3.5.2 USB总线样本分析
• 第4章 闪存卡读卡器的设计
• 4.1 控制逻辑设计
• 4.1.1 寄存器设计
• 4.1.2 状态机基本概念
• 4.1.3 状态机设计
• 4.1.4 协议架构及实现
• 4.2 反碰撞算法的改进
• 4.2.1 经典反碰撞算法
• 4.2.2 本次设计采用的反碰撞算法
• 4.3 读卡器接口设计
• 4.4 闪存卡读卡器的整合
• 第5章 总结及技术展望
• 5.1 论文设计总结
• 5.2 技术展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果