便携式电子盘固化装置的设计研究

论文摘要

随着船舶导航系统的不断发展，用户对导航系统的要求也越来越高。综合导航显控台就是船舶导航系统的数据处理中心，其重要性和可靠性对船舶的航行至关重要。综合导航显控台的信息处理应用程序固化在电子盘中，传统的程序替换相当麻烦，因此，需要开发一种新式的替换方式。USB系统由于支持即插即用和热拔插，以及具有速度快、易于扩展、总线供电等优点，目前已成为PC机与外部通信的主流接口。USB技术的飞速发展和广泛应用，为系统应用程序的替换方法提供了很好的技术支持。本文首先分析了USB的系统结构以及USB设备的架构，同时分析了电子盘的FAT文件系统结构，为固件的实现提供了理论基础。随后详细的阐述了系统硬件的设计过程和固件程序的设计实现。系统硬件设计部分主要由USB接口部分和功能单元部分组成。具体可分为：USB芯片外围电路，USB芯片与微控制器的接口电路，电子盘与微控制器的接口电路，另外增加了调试用的串口电路。系统的软件开发主要是固件的开发，采用分层体系架构的方法进行设计，有利于代码的实现移植、复用和维护。固件遵循USB1.1协议，FAT文件协议和UFI命令这三种协议的规定，利用C语言进行程序设计，完成模块化程序设计并进行了调试。在主程序设计中，提供服务中断程序接口实现模块程序的调用。该设计对主机与电子盘的通讯提供了一种新型便捷的方式，研究成果具有较高的工程应用实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 USB技术的国内外发展状况
• 1.3 电子盘的国内外发展状况
• 1.4 课题研究内容
• 第2章 USB系统结构及FAT文件系统分析
• 2.1 USB技术概述
• 2.2 USB系统结构
• 2.2.1 USB的拓扑结构
• 2.2.2 USB系统结构
• 2.3 传输类型
• 2.3.1 USB的基本传输类型
• 2.3.2 Bulk-Only传输协议
• 2.3.3 UFI命令协议
• 2.4 USB设备架构分析
• 2.4.1 USB设备状态
• 2.4.2 通用USB设备操作
• 2.4.3 USB标准设备请求
• 2.4.4 标准的USB描述符
• 2.4.5 设备类定义
• 2.5 FAT文件系统
• 2.5.1 FAT16文件系统结构
• 2.5.2 Flash盘的FAT结构
• 2.5.3 Flash盘的读写
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统总体方案设计
• 3.1 系统设计目标
• 3.2 系统方案设计
• 3.2.1 开发思路及遵循原则
• 3.2.2 USB开发的软硬件要求
• 3.2.3 芯片的选择
• 3.2.4 系统方案设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统的硬件设计
• 4.1 硬件电路设计
• 4.1.1 PDIUSBD12外围电路设计
• 4.1.2 PDIUSBD12与AT89S52的接口电路设计
• 4.1.3 功能单元电路设计
• 4.1.4 串口电路设计
• 4.1.5 系统原理图
• 4.2 硬件电路的调试
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统的软件设计
• 5.1 编程思想与总体结构
• 5.1.1 固件的编程思想
• 5.1.2 固件结构
• 5.2 程序设计
• 5.2.1 中央处理层
• 5.2.2 PDIUSBD12的命令界面层设计
• 5.2.3 中断服务程序设计
• 5.2.4 标准设备请求处理
• 5.2.5 Bulk-Only传输层
• 5.2.6 UFI命令处理层
• 5.2.7 FAT16文件系统层
• 5.2.8 电子盘命令接口层
• 5.3 固件的调试
• 5.3.1 固件的仿真调试
• 5.3.2 固件的系统调试
• 5.4 可靠性分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录