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引言 繡花機廣泛用于紡織行業(yè)，基本原理為讀取繡花花版文件到主控設備，進行固定算法的花版解釋，控制繡花機機頭進行繡花動作，目前廣泛利用USB接口讀取花版文件。USB協(xié)議對所有USB設備進行分類，同類型的設備擁有一些共同的行為特征和傳輸協(xié)議，在此基礎之上USB協(xié)議又劃分了子類設備，進一步區(qū)分相同類設備的屬性，以利于設計主機與設備的數(shù)據(jù)傳輸。對于USB大容量存儲設備(mass storage device)設計，普遍采用兩種基本傳輸方式：CBI和BULKONLY。使用較多的是BULKONLY協(xié)議，主要應用在U盤存儲設備；而CBI協(xié)議由于具有中斷傳輸?shù)奶匦裕饕獞迷赨SB硬盤及工業(yè)上普遍使用的USB軟盤驅動器，目前，在繡花機的使用過程中也需要磁盤讀寫花版文件，這樣的好處是保密性強、可隨時更換，可以作為U盤的很好補充。 1 M8SS storage CBI協(xié)議介紹 在CBI協(xié)議的描述中，必須采用4種傳輸方式和通道進行主機和設備的數(shù)據(jù)交換，這4種方式稱為端口，按順序為：O，控制傳輸；1，塊輸入 (bulkin)；2，塊輸出(bulk-out)；3，中斷傳輸。這與普通U盤設備采用2個傳輸端口有明顯區(qū)別。控制端口0主要用來在主機和設備間傳送 USB標準命令和對硬盤的控制命令集，批量輸入端口1和批量輸出端口2用來傳輸大量塊數(shù)據(jù)，中斷端口3用來返回命令的發(fā)送狀態(tài)用于主機產(chǎn)生中斷。 1．1 數(shù)據(jù)傳輸過程 在對設備進行任何操作前，主機都必須發(fā)送mass_storage_ufi協(xié)議中定義的相關UFI命令塊(USB FloppyInterface Command)。從控制端口0傳送到設備，命令塊被分為無數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)進、數(shù)據(jù)出3種類型。主機將以指定類請求ADSC開始命令傳輸，接著在控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段傳輸命令塊。指定類請求命令包如表1所列。 
對于CBI設備來說，主機每次發(fā)送UFI命令塊前都必須由指定類請求ADSC引導，否則設備不識別。以下是發(fā)送一組UFI命令響應的過程舉例：
在主機命令發(fā)送得到接收正確響應ACK(確認接收)后，設備會從端口3自動返回2字節(jié)狀態(tài)碼，用于主機產(chǎn)生中斷(中斷不是必須)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)如下：
命令發(fā)送全過程完畢，當需要數(shù)據(jù)輸入／輸出時，設置主機發(fā)送IN／OUT PID請求，設備按照請求通過BULK-IN／OUT端口傳輸數(shù)據(jù)，每次發(fā)送的字節(jié)數(shù)根據(jù)設備描述符所定義的端口最大吞吐量。 1．2 CBI設備描述符及枚舉過程 按照USB協(xié)議，所有USB設備接入主機后，主機進行設備枚舉，識別此設備屬于USB范疇的哪一類，以及該類型中的哪一子類；然后對此設備進行配置，直到該設備能進行正確讀寫。這些枚舉信息都已固化在USB設備中，主機只進行提取操作。 CBI協(xié)議存儲設備支持很多描述符，主要且必須支持下列USB描述符： ①設備描述符(device descriptor) ②配置描述符(configuration descriptor) ③接口描述符(interface descriptor) CBI存儲設備至少應支持1個數(shù)據(jù)接口。 ④端點描述符(endpoint descriptor) 除用作初始化和命令傳輸?shù)目刂贫丝贓ndpoint 0外，CBI存儲設備還必須支持批量輸入、批量輸出、中斷3種端點，配置、接口、端口描述符是在主機一次請求時接收的。 當某設備描述符被識別為mass storage device類CBI設備子類后，主機進行第2次枚舉，對設備進行相關配置和初始化。具體枚舉過程通過第1次枚舉所配置的端口，發(fā)送相關請求命令，進行初始化的數(shù)據(jù)輸入／輸出。具體函數(shù)及功能如下：
2 USB 軟驅主機程序設計 2．1 開發(fā)平臺介紹 開發(fā)平臺主要包括： ①MCU S3C24IOA(繡花機主芯片) ②USB芯片 SL811HS ③開發(fā)語言 嵌入式C語言 ④編譯環(huán)境 CodeWarrior for ARM Developer SuiteVl．2 ⑤仿真器 Magic-ICE ⑥USB軟驅類型 SONY MPF82E-U1磁盤驅動器 2．2．1 USB設備的枚舉 USB軟驅首先要進行設備枚舉，主機通過控制端口0向設備發(fā)送DeviceRequest命令。DeviceRequest命令主要有 Get_Descriptor，Set_Address，Set_Config，Set_Interface等，而Get_Descriptor描述符又可分為Device_Descriptor、Configuration_Descriptor、Interface_Descrip-tor、 Endpoint_Descriptor，枚舉階段所有的請求都是基于setup ID。根據(jù)不同的請求命令，配置相應的協(xié)議棧。以下是配置接收描述符的部分參數(shù)，以設備描述符為例：
配置請求參數(shù)完成以后，利用USB數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)usbXfer()來傳輸該請求。usbXfer()必須完全遵循USBl．1協(xié)議。該函數(shù)具體算法流程如圖1所示。
2．2．2 大容量存儲設備的枚舉 此階段任務的中心是對主機發(fā)送UFI命令的處理。ADSC請求是UFI命令的前導，通過控制端口0以setup數(shù)據(jù)包發(fā)送，接著仍通過端口0以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送UFI命令包。命令包均為12字節(jié)，發(fā)送前暫存在ufi[]數(shù)組中。以CBI_Read(unsigned long lba，unsigned charlen，unsigned char* pBuffer)函數(shù)為例敘述命令發(fā)送過程，其他枚舉函數(shù)實現(xiàn)基本原理相同。CBI_Read()函數(shù)讀取扇區(qū)數(shù)據(jù)到指定數(shù)組，源程序如下：
該程序段成功返回標志著所發(fā)指令執(zhí)行正常，且最后讀寫USB軟驅首扇區(qū)數(shù)據(jù)正確。 2．3 繡花機花版文件讀取 實現(xiàn)讀寫磁盤首扇區(qū)數(shù)據(jù)功能，可以結合上層FAT文件系統(tǒng)讀取磁盤中的花版文件。FAT文件系統(tǒng)中所有文件都作為鏈表存在，在文件系統(tǒng)的文件目錄項中標明了文件的一些相關信息，如文件名、擴展名、文件屬性、修改時間、起始簇號(簇是文件系統(tǒng)中的最小讀寫單位，一般為32字節(jié))，如表2所列。
由于文件是以簇鏈的形式存在，所以可以根據(jù)起始簇號設計程序來讀取磁盤中該文件的所有簇數(shù)據(jù)，進而抓取所需花版文件。 結語 CBI協(xié)議和BULKONLY協(xié)議是當今USB大容量存儲設備使用最多的傳輸方式。兩種方式各有特點，本文只詳細講解了CBI傳輸應用到USB軟驅上的實現(xiàn)方法和原理。這方面內容屬于USB協(xié)議中很重要的子協(xié)議，可應用到USB通信設計中。開發(fā)人員可以借鑒CBI傳輸模式的諸多優(yōu)點實施高質量高速率的數(shù)據(jù)傳輸。 參考文獻 1. Stevens Curtis E USB Mass Storage Class CBI Transport Specification 1998 2. 周立功 ARM 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實例(二) 2006 3. Compag Computer Corporation Universal Serial Bus Specification:Revision 1.1 1998 4. 尹勇.王洪成 單片機開發(fā)環(huán)境μVision2使用指南及USB固件編程與調試 2004 5. 郭佑民.王杰.孫啟國 基于嵌入式微處理器S3C44B0X的USB通信 2008(1-2) 作者：中國地質大學 王子鑒 張莉君 來源：單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 2009（5） |
