柳荫[1]2007年在《可重用嵌入式USB主机驱动的设计与实现》文中提出USB是一种“主从”(主机/外设)结构的通用串行总线技术,具有简单灵活、高带宽、可靠性强、易于扩展和热插拔等优点,传统的USB主机大都位于PC上,USB设备只能连接PC进行应用。随着消费类电子产品的飞速发展,越来越多的嵌入式系统中集成了USB主机控制器,这就要求在嵌入式设备上实现一套USB主机驱动程序。传统意义上的USB驱动程序开发都是针对USB外设驱动的开发,主控制器驱动大部分由操作系统来提供。在USB主机开发领域中,基于桌面的两大主流操作系统中,Windows不公开源码而Linux的代码却不方便移植;而在嵌入式操作系统中,诸如μCOS,VxWorks和QNX等OS的USB主机协议栈也是不公开的。因此,对于芯片设计和方案提供厂商来说,自主实现一整套通用性强且方便移植的USB主机驱动程序将会有更大的意义。另外,在大多数自行开发的嵌入式USB系统软件中,底层驱动程序、操作系统和应用程序的界线往往是不清晰的,这样增加了软件的耦合度,一旦硬件和操作系统发生变更时,维护成本和风险大大增加,更降低了代码的可重用性。在这种背景下,本文提出通过对现在较新版本Linux中的USB主机驱动程序进行裁减和移植,结合嵌入式系统的特点,设计出一套可重用性高,通用性强的嵌入式USB主机驱动程序。本文先学习了USB主机系统的软硬件结构,在此基础上研究了Linux中USB的主机驱动架构,对移植的难度进行了分析。然后基于可重用的思想设计出了嵌入式系统中USB主机驱动的软件架构。接下来本文通过裁减和修改核心数据结构,替换OS接口等方法对Linux中USB主机驱动进行移植。最后本文将USB主机驱动应用在一个高性能的嵌入式系统机顶盒中,实现对于大容量存储设备的支持。并通过测试给出了此USB主机驱动在可重用性、功能性和稳定性上的验证结论。
田茂[2]2003年在《大容量存储设备的验证和应用实现》文中提出本文主要介绍大容量存储设备(USB Mass Storage Device)的固件设计方法?通过尝试开发USB Mass Storage Device,对该类设备进行可行性研究及功能实现?本论文的研究遵循USB2.0协议规范和Bulk-Only传输协议,对大容量存储设备的可行性和功能实现做了探索性的研究,为今后对大容量存储设备技术作进一步的研究,跟进和开发利用有着重要的意义?
王晨[3]2014年在《停车收费智能管理系统及相关应用的低功耗SoC设计开发》文中提出路边停车收费系统已经成为现代化城市中缓解停车位压力的所普遍采用的应用方案。针对使用通用处理器构建的路边停车收费系统在功耗管理、系统复杂度、定制性等多方面存在的问题,本文提出并设计了一款基于自主设计SoC的适用于路边停车收费系统的终端方案。本文在分析了目前停车收费系统的基本架构和功能需求的基础上,以OC8051开源IP核为基础,在其上集成MP3解码器、USB控制器、SPI控制器、RTC单元、键盘接口控制器等外围设备控制器,并通过处理器接口扩展RFID读卡器、磁卡刷卡器、LCD显示屏、热敏打印机、GSM通讯模块等外围设备,构建了一个完整的停车收费系统硬件方案。之后针对该系统编写了适用于停车收费系统驱动程序和系统软件。最终在基于FPGA的原型平台上对整个系统的功能和性能进行了验证,证明了整个系统的设计方案和具体实现的可行性。本论文工作的主要成果体现在以下几个方面：1、针对停车收费系统终端低功耗的应用需求,在SoC的设计上采用了多种低功耗优化方法,如使用结构简单的OC80518-ibt微处理器作为系统的控制核心,使用多种低功耗后端优化方法,使用软硬件协同设计的方法平衡软件和硬件的功耗,使得整个系统的功耗降到最低。2、在系统设计过程中使用软硬件协同的设计方法,针对MP3解码核、外设控制器、RTC等单元的软硬件实现方案的合理划分,充分发挥了系统硬件高速、并行的优势和系统软件灵活、方便的优势,使得整个系统在性能、成本、功耗上达到了平衡,降低了整个系统的软硬件设计难度。3、使用FPGA板级验证技术,在SoC的设计过程中使用FPGA作为系统的原型平台,能够让系统在一个和实际应用环境相同的条件下对系统的软件和硬件的功能性进行验证,加快了系统的验证速度,降低了SoC系统前端设计难度。相对于其它通用SoC产品,本文所设计的SoC具有高集成度、低成本、低功耗、多功能等优点,能够满足停车收费系统终端的应用需求。
龚有华[4]2014年在《NAND Flash算法验证平台研制》文中提出NAND Flash存储器因具有速度快、体积小、存储容量大、抗振动性能强等优点得到了大范围应用。但由于NAND Flash具有不能连续寻址、先擦后写和存在坏块等缺陷，使得已有的磁盘管理方法不再适用于NAND Flash存储器，广大研究者一直致力于寻求能快速解决NAND Flash存储问题的方法。目前NAND Flash管理算法评估还没有统一的验证平台，亟需设计一款简单通用的平台对管理算法进行直观评估。本文深入分析NAND Flash操作特性和管理算法的研究方向后，基于Xilinx公司全可编程的Zynq-7000Soc研制了一款软、硬件结合的NAND Flash管理算法验证平台。在硬件方面，利用Zynq内嵌的PL（Programmable Logic，PL）实现了NAND Flash控制器、数据传输主控模块，数据错误引入模块和坏块管理模块等。其中，NAND Flash控制器采用双乒乓缓存以提升数据写入速度；数据传输主控模块一方面采用AXI GP接口实现了PS（Processing System，PS）应用程序对其的控制功能，另一方面采用AXI HP接口实现了AXI DMA以完成PS和PL间的高速数据传输；数据错误引入模块通过AXI GP接口获取PS给出的错误位置，并能在NAND Flash页编程时实现相应的位翻转功能；坏块管理模块除实现正常读、写、擦除失败产生的坏块标记和重映射外，还利用Xilinx的HLS工具实现了BCH纠错算法来发现数据出错的坏块并标记与重映射。在PS设计方面，通过移植实时系统FreeRTOS对应用程序进行管理，并利用Zynq内嵌的USB控制器实现了USB大容量存储协议以将多种文件系统引入验证平台，同时通过移植LwIP TCP/IP协议栈实现了千兆以太网的传输，完成算法性能分析时必要数据的快速上传。最后，本文利用PS实现了经典的页映射算法、FAST等FTL算法以作为其它FTL算法的参考基准，并可为验证数据压缩等高级算法提供运行环境。此外，为弥补商业软件的不足，设计了测试软件对NAND Flash管理算法的常用指标进行评估。系统测试表明，研制的NAND Flash算法验证平台能够实现对NANDFlash管理算法的有效验证，并可给出直观的评估结果，满足设计要求。
薛娥[5]2013年在《基于IS8U192A芯片上智能卡读卡器的设计与实现》文中进行了进一步梳理随着生活信息化、社会信息化的逐步推进,U盾,即智能卡读卡器设备作为金融安全产品,在网上银行及虚拟交易的过程中,被越来越多的人使用。现阶段,智能卡读卡器设备仍处于发展初期,因受到驱动程序的限制,使得U盾在使用时不是那么方便。为了提高智能卡读卡器在使用上的便携性,广泛性,方便生活的同时,更推进智能卡读卡器的发展,我们旨在设计并实现在已实现了智能卡读卡器设备的IS8U192A芯片上,实现USB大容量存储,进而试着实现大容量存储器和智能卡读卡器的复合设备。以下是本论文研究内容、创新点及研究意义：1.理论基础：大容量存储使用的是USB2.0及USB MASS STORAGE的相关规范；智能卡读卡器设备使用的是CCID协议及智能卡的相关规范如ISO-7816规范等。2.复合设备的实现是本文的难点及创新点。实现的硬件平台是一个专用于智能卡读卡器设备开发的C51单片机,IS8U192A芯片。基于硬件平台通过C语言在Keil软件中实现USB2.0协议、Mass Storage协议及复合设备。其中硬件资源的分配是难点,复合设备的实现是本文的创新点。我们实现的复合设备具有两种设备的功能,即可以使用大容量存储的功能存储智能卡读卡器所需的驱动程序,使智能卡读卡器的使用不再受主机的限制,如此,复合设备不仅能真正的做到即插即用,更能为智能卡的运行环境带来更加安全的保障。3.通过测试软件USBlyser及自己编写的CCID协议智能卡读卡器的测试软件,对已实现的复合设备分别进行USB大容量存储及智能卡读卡器的功能性测试,验证复合设备已成功具备两种设备的功能。研究意义：成功的在IS8U192A芯片上实现大容量存储与智能卡读卡器设备,不仅从理论更是从实践的层面,证实在目前国内使用智能卡读卡器的主流芯片上,能实现复合设备并可正常工作,进而推动智能卡读卡器的使用,且更加提高了金融安全产品的可靠性,安全性。
刘超[6]2008年在《Linux平台下USB大容量存储设备驱动程序的改进与优化》文中进行了进一步梳理智能手机、PDA掌上电脑、数码相机、MP4等嵌入式产品层出不穷,人们对存储设备的数据传输速度要求越来越高。这些嵌入式产品一般都采用USB接口,如何提高USB接口的大容量存储设备的存储速度是摆在我们面前的课题。Linux具有内核小、效率高、源代码开放等优点,是众多嵌入式设备的首选操作系统。本文从分析Linux设备模型、SD卡设备驱动程序、Linux内核2.6对SCSI协议的实现及USB协议入手,结合主机端的device驱动程序和设备端存储设备gadget驱动程序,分析出Linux平台下设备端与主机端的一次数据读写所需的流程,发现设备端对数据传输的处理,需要经过文件系统、块设备层、I/O调度层、SD卡驱动层等多层处理,导致系统开销比较大,极大的影响了数据传输速度。基于上述分析结果,本文提出了Linux平台下USB大容量存储设备的设备端驱动程序的优化方案,使IO请求在到达设备端后,无需经过文件系统、块设备层、I/O调度层,直接将该请求挂装到SD卡驱动程序的请求队列中,简化了一次数据读写的IO流程,并在实现该优化方案的基础上,通过不断地测试和改进,将全速数据传输速度从原来的读2MB/S,写1MB/S提高到了读10MB/S,写8MB/S。
李攀[7]2017年在《基于eMMC的星载大容量存储关键技术研究》文中指出随着空间探测的不断深入以及任务需求的多样化,图像载荷对星载存储器的容量和存储带宽的需求越来越高。星载存储介质经历了磁介质到半导体介质的发展过程,Flash芯片是当前广泛应用的存储介质,但其接口控制和坏块管理复杂,开发成本高、周期长。针对上述问题,本文提出一种采用嵌入式多媒体存储卡(embedded Multi Media Card,eMMC)构建星载大容量存储的方案,并开展关键技术研究,工作如下:首先,通过对国内外星载大容量存储技术的调研,分析了星载存储技术的发展趋势,同时针对星载设备面临的空间辐射环境,对星载容错加固技术进行了调研,重点调研了单粒子翻转效应的容错加固设计和单粒子闩锁效应的防护技术。在分析了eMMC的相关技术特点后,提出了eMMC阵列存储访问控制和基于eMMC星载存储容错加固两项关键技术,并构建了关键技术研究所必需的软硬件系统环境。其次,在开展eMMC阵列存储访问控制技术研究前,对eMMC 5.0规范进行了详细的研究。采用FPGA作为主控制器,对eMMC接口控制逻辑进行了设计和实现,同时,针对上层应用逻辑的读写访问进行eMMC读写调度设计,并针对eMMC阵列中各芯片的延时差异问题,提出了一种eMMC阵列同步技术。再次,针对eMMC器件和控制系统面临的空间辐射环境,本文提出一种面向单粒子翻转效应的eMMC主控制器容错加固技术,提出了基于扩展汉明码的FIFO容错技术和基于叁模冗余(Triple Module Redundancy,TMR)技术的状态机容错加固技术;针对单粒子闩锁效应,根据电路发生闩锁故障的特点,提出并进行单粒子闩锁防护电路的设计。最后,针对上述各项关键技术研究,提出了实验测试验证方案,对e MMC访问控制技术采用板级测试方法,对读写功能等进行测试验证;对单粒子翻转效应的容错设计和单粒子闩锁防护电路,主要进行故障注入条件下的测试验证。测试结果显示,各项设计工作符合预期研究目标要求。本文开展的基于eMMC的星载大容量存储关键技术研究,将为后续的实际工程应用提供有效的技术支持储备和设计开发支持。
周秀娟[8]2008年在《高速大容量数据存储系统的研究》文中认为随着卫星整机性能的提高,我国以往卫星数据存储系统在实时性、存储速度和存储容量上已经无法满足卫星系统的应用要求。星载高速大容量数据存储系统的研究已成为目前急需解决的课题。根据国内外星载高速、大容量固态记录器的发展现状和发展趋势,在继承以往研究成果的基础上,对目前相关电子器件的特性进行深入的研究后,根据卫星总体对数据存储系统的应用需求,对设计方案进行了深入的研究和分析,提出了用SDRAM芯片和FLASH芯片作为存储介质,以FPGA作为主控芯片,FLASH芯片作为备用的可行性方案。为了提高系统的稳定性、可靠性和通用性,在进行深入的研究后,对系统方案进行了细化设计,提出了十项技术作为解决方案。这十项技术分别是:(1)高速大容量数据存储系统标准化体系技术;(2)冗余数据纠错编译码技术;(3)并行存储技术;(4)独立于存储器介质的通用化设计技术;(5)固存随机存储技术;(6)固存同时存储技术;(7)高速信号接口技术;(8)误码率控制技术;(9)自适应故障检测隔离技术;(10)冗余技术。相关的技术解决方案对类似系统有很大的借鉴价值。FPGA的应用是本课题的难点之一,也是重要研究内容之一。本文详细地论述了课题的难点—用FPGA实现同时存储技术。同时,对FPGA应用过程中应该注意的问题和设计技巧进行了深入的研究和总结,这部分内容是笔者多年从事FPGA设计的经验总结,是对稳定性和可靠性设计的延伸和扩展,对相关的技术人员有很大的借鉴价值。随着半导体器件的飞速发展,器件运行的速度越来越高,由高速信号导致的串扰、信号反射等问题,专靠硬件工程师的设计经验已经很难解决这些技术问题。因此,本文最后对PCB的仿真进行了详细的研究和探讨,这部分内容对硬件的稳定性和可靠性设计是一个有力的设计依据。同时,这部分内容对从事电子设计的人员有很大的借鉴价值。
许志宏[9]2017年在《面向星载一体化综合电子系统的固态存储技术研究》文中研究说明星载固态存储系统作为卫星综合电子系统的关键组成部分,完成对卫星数据处理和数据记录等功能。随着卫星任务向着复杂化和多样化发展,面临以下两方面问题:一方面,现有星载固态存储系统方案设计高度定制化,灵活性差,缺乏可扩展性和可配置性,并且未实现即插即用设计;另一方面由于西方国家严格限制高性能的宇航级和军品级电子元器件对我国的出口,核心、高端和基础元器件国产化水平低,自主研发的进程较慢,致使国内星载固态存储系统整体性能偏低。在此背景下,以现有基于FPGA平台的固态存储控制技术为出发点,针对固态存储技术在一体化综合电子系统中的应用,在通用化、集成化和高可靠性等方面完成以下研究工作:首先,提出了星载固态存储控制器ASIC的设计方案。能够完成对高速、多路并行和大数据量的航天器载荷数据的合路接收、对大容量NAND Flash存储介质的高效控制以及按照CCSDS AOS协议对数据进行复接传输功能。为提高数据传输效率,在虚拟信道调度机制上采用基于紧张度的改进型轮询仲裁机制和多通道高速缓存技术。为具备可扩展性和通用性,采用星上通用1553B总线和SpaceWire总线接口。在系统级应用中,以ASIC为控制核心,实现存储板的标准化和即插即用功能,并在未来星载存储系统中完成对FPGA器件的替代。其次,以下一代抗辐照龙芯处理器SoC升级移植和拓展NAND Flash存储介质应用为目标,提出了基于NAND Flash的固态存储控制器IP核设计。在完成常规数据存储功能的同时,具备对SRAM型FPGA刷新和重加载控制的功能。通过对存储介质接口的时序转换,星载计算机能够对存储介质内全部空间进行读写访问,完成卫星在轨更新FPGA配置文件的功能,并在星载电子系统中实现了NAND Flash对NOR Flash和E2PROM的替代。最后,由于空间环境中单粒子翻转效应(Single Event Upset,SEU),以及存储器芯片在操作过程中因阈值电压偏移导致位比特错误等原因,使得存储数据的可靠性降低。为提高数据存储系统的数据容错性,依据NAND型Flash芯片物理结构和数据存储结构,针对性的提出一种RS(256,252)码+LDPC(8192,7154)码级联的纠检错(Error Detection And Correction,EDAC)并行编码设计,并优化编码算法的电路实现,在有限的硬件资源开销下,提高了整个存储系统的数据可靠性。
张玮[10]2013年在《USB大容量存储和智能卡读卡器的复合设备的设计与开发》文中研究说明随着生活信息化、社会信息化的逐步推进,U盾,即智能卡读卡器设备作为金融安全产品,在网上银行及虚拟交易的过程中,被越来越多的人使用。现阶段,智能卡读卡器设备仍处于发展初期,因受到驱动程序的限制,使得U盾在使用时不是那么方便。为了提高智能卡读卡器在使用上的便携性,广泛性,方便生活的同时,更推进智能卡读卡器的发展,我们设计并实现了USB大容量存储和智能卡读卡器的复合设备。以下是本论文的主要内容：1.USB大容量存储和智能卡读卡器复合设备的发展现状,及实现复合设备的意义。2.复合设备所使用的理论基础：USB大容量存储使用的是USB2.0及USB MASS STORAGE的相关规范；智能卡读卡器设备使用的是CCID协议及智能卡的相关规范如ISO-7816规范等。基于以上理论基础,我们设计了USB大容量存储及智能卡读卡器设备的复合设备。3.复合设备的实现是本文的难点及创新点。实现的硬件平台是一个专用于智能卡读卡器设备开发的C51单片机,IS8U192A芯片。基于硬件平台通过C语言在Keil软件中实现USB2.0协议、CCID协议及复合设备。其中CCID协议的实现是难点,复合设备的实现是本文的创新点。我们实现的复合设备具有两种设备的功能,即可以使用大容量存储的功能存储智能卡读卡器所需的驱动程序,使智能卡读卡器的使用不再受主机的限制,如此,复合设备不仅能真正的做到即插即用,更能为智能卡的运行环境带来更加安全的保障。4.通过测试软件USBlyser及自己编写的CCID协议智能卡读卡器的测试软件,对已实现的复合设备分别进行USB大容量存储及智能卡读卡器的功能性测试,从而验证了我们实现的复合设备已成功具备两种设备的功能。通过设备管理器验证复合设备能够被主机正确识别并进行工作。
参考文献：
[1]. 可重用嵌入式USB主机驱动的设计与实现[D]. 柳荫. 上海交通大学. 2007
[2]. 大容量存储设备的验证和应用实现[D]. 田茂. 电子科技大学. 2003
[3]. 停车收费智能管理系统及相关应用的低功耗SoC设计开发[D]. 王晨. 厦门大学. 2014
[4]. NAND Flash算法验证平台研制[D]. 龚有华. 哈尔滨工业大学. 2014
[5]. 基于IS8U192A芯片上智能卡读卡器的设计与实现[D]. 薛娥. 厦门大学. 2013
[6]. Linux平台下USB大容量存储设备驱动程序的改进与优化[D]. 刘超. 北京交通大学. 2008
[7]. 基于eMMC的星载大容量存储关键技术研究[D]. 李攀. 哈尔滨工业大学. 2017
[8]. 高速大容量数据存储系统的研究[D]. 周秀娟. 上海交通大学. 2008
[9]. 面向星载一体化综合电子系统的固态存储技术研究[D]. 许志宏. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心). 2017
[10]. USB大容量存储和智能卡读卡器的复合设备的设计与开发[D]. 张玮. 北京邮电大学. 2013