浅谈USB闪存盘与PIC微控制器系统的连接

问题与挑战

作为现今普遍接受的移动存储工具,USB闪存盘在各种嵌入式系统中也获得广泛应用。

本文介绍低成本PIC控制器通过USB2.0全速接口与闪存盘进行连接的实现过程，并着重针对PIC微控制器和VinculumUSB接口芯片说明有关嵌入式接口的硬件设计以及程序的编写。

如今各种闪存盘和USB外设价格已相当低廉,并被广泛应用到带USB接口的PC中.而要将它们应用于8位或16位嵌入式系统中,如何解决成本和功耗等问题才是关键.这其中的原因主要是这类系统中用到的嵌入式控制器，如Microchip公司推出并得到广泛应用的PIC系列器件具有多种存储密度和外设，但由于缺乏接口、资源和性能，无法作为USB的主控制器。

在实际应用中，可用VNC1LVinculum控制器来实现这种连接，该芯片提供了作为系统控制器的PIC和USB2.0全速端口之间的接口，顺利实现与USB闪存盘的连接，同时该方案具有很短的执行时间和最小系统成本。Vinculum基于定制处理器内核，有两个直接存储访问(DMA)引擎以加快数据传输和32位数字协处理器优化文件系统的计算，所有这些都在一个芯片里完成，芯片带有64K嵌入式闪存和4K内部数据SRAM。

Vinculum专门针对嵌入式USB控制器市场，只需要很少外部支持元件。Vinculum核与常用MCU核相比的一个主要特点是其代码长度大幅缩短，减少内核在代码上的开销，因此可以在单芯片e-Flash存储器里装入更多功能，这一特点也正好可以弥补基于PIC的嵌入式系统的不足。系统原理图见图1，通过Vinculum将小型PICMCU连到USB“A”连接器上，然后就可以连接USB闪存盘了。

搭建模拟系统

PIC是系统控制器，通过通用I/O引脚(引脚9、10、11上的RC0、RC1、RA2)接收从传感器或其他来源传过来的数据，对数据格式进行转换，然后用数据流将数据写入闪存盘上的文件里。命令和数据通过TXD(引脚6)传到VNC1L的RXD(引脚32)，VNC1L在USB闪存盘上生成FAT12/16/32文件并存储数据，并通过USB2DM(引脚28)和USB2DP(引脚29)和闪存盘通信。数据也用同样引脚读出，然后将数据通过VNC1L的TXD(引脚31)传到PIC的PXD(引脚5)以供系统固件使用。

在PIC引脚2和3之间接入一个20MHz晶振可在其UART接口获得高达115200bit/s波特率，而使用内部8MHz振荡器只能获得最高9600bit/s波特率，因此加接晶振可提高系统性能。PIC的IO引脚RC2和RC3都被固件使用，以模拟与VNC1LUART连接的RTS/CTS握手信号。系统由PIC上的固件控制，数据传输则由PIC发出的指令控制，该指令由Vinculum上的标准固件进行解释。虽然说起来很简单，但完成设计还有其他一些工作要做，例如器件还需要电源、控制时钟的晶振以及编程。

系统需要标准的5V250mA电源(PSU)，可为USB“A”连接器提供高达200mA电流，同时为VNC1L和PIC各提供25mA驱动电流。VNC1L采用3.3v电源，由一个3.3vLDO调压器提供，它带有一个5v容限IO引脚，可使其连到PIC而不需要用到电平转换器。在低功耗应用中，VNC1L不工作时可进入2mA睡眠模式，如需唤醒器件，只需触发RART接口的振铃指示(RI)引脚(引脚38)。如果它连到RXD线上(如图所示)，就可以用一个空命令触发以唤醒器件。