1系统设计介绍
从硬件设计上来说，系统主要包括单片机中央处理系统和USB驱动部分，即通过单片机芯片实现对USB驱动芯片的控制，继而实现与USB接口存储器的通信。工作时，单片机发送命令给CH375芯片，CH375芯片返回状态指令给单片机。然后单片机根据返回的数据设置初始化参数并且判断是否有效连接。随后单片机发送控制命令及数据通过CH375芯片翻译传递给USB接口的存储器。
2CH375芯片简介
CH375是一个通用的借口芯片是通过USB总线实现连接，支持USB-HOST和USB-DEVICE/SLAVE两种连接方式。在本地端，CH375的通用性与便捷性使得它可以方便地挂接到单片机等控制器的系统总线上。它可以实现串口与并口两种方式的通信，应用方式灵活，可根据不同的硬件要求选择合适的连接方式(并行连接方式只适用于设备模式)。CH375作为USB总线的接口芯片，支持5V电源电压和3.3V电源电压及低功耗模式；内置控制传输的协议管理器，简化了常用的控制传输；它拥有着全速主机USB-HOST主机接口，支持USB2.0及USB3.0接口，且实现自动识别，它的外围驱动电路只需要晶振跟电容就可搭建完毕，大大的降低了入门者使用的难度。CH375芯片需通过文件子程序库来实现与单片机的连接。
3硬件电路设计
此设计总体来看硬件部分可分为四部分。第一部分为电源模块，此设计采用7805芯片简单实用，完成5V稳压电源的设计；第二部分为单片机模块，此设计采用美国microchip公司的PIC16F877a[2]系列单片机；第三部分为U盘驱动模块，主要是通过CH375芯片完成USB协议的转换，实现了单片机这个裸系统的中控设备与U盘的数据传输；第四部分为一个简易但读写速度快的一个自制存储器。
3.1电源模块
此设计采用最经典的稳压模块7805芯片来实现，它的优点是所需外围原件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
3.2单片机模块
本设计所用的PIC16F877a单片机是属于PICmicro系列单片微机。它是由Microchip公司所生产开发。PIC单片机具有着计算功能和记忆内存，可以像一台计算机一样处理信息，进行逻辑运算，它们的最高操作频率可以达到20MHz，存储器可以重复烧录适合开发新产品以及教学等用途，而且其ICD功能，可以让使用者完成在线编程以及调试，这将大大缩短程序开发周期以及成本。
3.3U盘驱动模块
以CH375芯片为核心的U盘驱动模块，从单片机发出的命令后者数据经过CH375处理然后再经过有存储功能的外围芯片缓存然后经数据传输给外部存储器。
3.4自制高速存储器
其主要是由FM24CL64芯片与CH331芯片实现。FM24CL64是一款串行的FRAM存储器。它的存储阵列在逻辑上的组织结构为8192×8位，它可通过一个工业标准的两线接口来访问(可理解为I2C通信方式)。FRAM的功能操作与EEPROM类似。虽然FM24CL64与串行EEPROM的管脚配置相同，两者的主要差别是FM24CL64具有更优越的写性能(传输速度快———速度可与RAM相媲美但数据掉电不丢失)。
4系统软件设计与实现
系统软件分为单片机与U盘驱动模块软件设计以及上位机对自制高速存储器的读写驱动程序。
4.1单片机与U盘驱动模块通信的程序设计
此设计采用以PIC-C[3]语言为主，汇编语言辅助的融合其中的方法，一方面保证了程序控制的精细化(精确到微秒级别)，另一方面保留了程序的模块化的思路，使得程序的易读、易开发性大大加强。即有了底层汇编语言代码简短、执行速度快、占用内存少、高校的优点，又兼具高级语言的可移植性强、可结构化编程、结构清晰、容易维护和修改。
4.2下位机程序
主要分为两部分：主程序与数据发送子程序。主程序的主要作用是初始化及判断存储器是否连接，是否可以正常读写以及外围状态器件指示的控制其详细软件
4.3下位机程序设计与调试难点的解读
只用软件仿真一个程序的对错是不够的(mplab软件在发送函数的仿真上有bug)，一定要用硬件在线调试成功才能保证程序真正的没问题。具体发送程序硬件的仿真有很多种方式：将单片机的发送口跟接收口短接，自发自收；利用RS232转接芯片转为串口，与电脑连接。利用电脑的超级终端与其通信；利用串口调试工具与单片机收发数据；用示波器接到单片机发送端看下发送波形；最后一种是在前几种都无法实现时才选择的方法，因为其太烦琐，非但不能完成单片机接收数据的调试，而且他的接收结果是方波图，要花时间去读。远不如前几个方便。此时软件调试发送程序是可以正常发送的，但是程序显然是错误的。这里只是发现了的错误，没发现的暂且不提。所以大家调试软件时切不可因为软件调试成功而相信自己的程序一定没问题。
4.4数据收发子函数程序的设计
此程序是下位机程序的灵魂，因为正是在一次次调用此函数的基础上才完成了与U盘数据的沟通，所以它的精简与准确性将直接决定着本次设计的优与劣。在此子函数的设计中，几乎都是汇编指令完成，只有这样才能做到程序的高效率与精简共存。
5结语
本项目设计了以单片机[4]控制的(以PIC16F877a为例)具有与计算机USB接口的用于智能电器的数据存储器，要求接口所用的存储器速度快[5]，容量可根据实际应用选取。通过单片机(PIC16F877a)与CH375(USB总线接口芯片)的组合完成U盘文件读写、新建、医学期刊征稿删除等功能。本文实现了以字节模式对外部存储器数据的读写，这种模式在数据流不大的情况下可以极大的节约单片机以及外围器件的硬件资源。经过实际测试该系统稳定，占用开发成本少，读写速度快达到设计要求。
作者：刘方明 单位：大唐山东电力检修运营有限公司
相关专题：小说月报原创版投稿 电商对传统商业的影响
