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作者：兰州商学院 何斌 金伟 陈亚博

指导教师：曹晓军 彭会萍

　　作品简介

　　一、开发背景

　　随着各种便携式电子设备(手机、照相机、平板电脑、MP3、U盘等)的大量应用，人们需要方便地将存储在其中的数据互相拷贝。目前市场上的拷贝机可实现USB、SD卡等各种接口之间的数据拷贝，但其价格较高、体积较大，不宜随身携带，较适用于办公场合。基于市场产品的存在的问题，设计的“便携式多接口数据传输器”是一款脱离PC机、能够在多种接口的数据存储器之间拷贝数据的电子产品。

　　二、结构说明

　　三、功能

　　①实现源盘到目标盘的全盘拷贝和选择性拷贝

　　②LCD显示正在拷贝的文件信息和拷贝进度

　　③LCD可显示从拷贝开始到结束的整个操作过程

　　四、使用说明

　　①通电，指示灯亮，系统自动初始化

　　②LCD显示：请插入源盘，请插入目标盘

　　③LCD显示源盘文件目录

　　④按“确定”键进入菜单，选择“全盘复制”、“单个复制”或“返回”。全盘复制表示将源盘的所有文件都复制到目标盘，单个复制表示可以选择性复制源盘上的若干文件

　　⑤选定复制类别后按“确定”键开始复制

　　⑥LCD显示复制进度，直到显示“复制已完成”，操作结束

　　五、作品特色

　　①现有的USB拷贝机多采用FPGA IC主控芯片，价格高，不适宜普及，本产品采用单片机主控，价格低廉

　　②不受文件类型与数据大小的限制

　　③支持多种接口(USB、MiniSD、TF接口等)

　　④支持USB3.0

　　⑤数据传输速度快，可达33MB/S

　　⑥可全盘拷贝、选择性拷贝

　　⑦可3.3V纽扣电池供电，功耗极低

　　⑧能显示正在拷贝的文件信息和拷贝进度

　　⑨随开机随使用，不需等待

　　⑩小巧玲珑，便于随身携带;操作简单，男女老少均可方便使用

　　平台选型说明

　　1.控制器选型

　　采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2 芯片。ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用。该芯片增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍，61K字节片内片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上，片内大容量2048字节的SRAM、大容量片内EEPROM，擦写次数10万次数以上，内部高精度R/C时钟，内部时钟从5MHz～35MHz可选，相当于普通8051的60MHz～420MHz，两组高速异步串行通信端口(可同时使用)，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可当5组串口使用。一组高速异步串行通信端口SPI。各种接口扩展齐全，完全满足我们设计的需要。

　　2.显示器选型

　　我们采用了128*64液晶作为本设计的显示模块，带中文字库的128*64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。 也可完成图形显示。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

　　3.数据传输模块选型

　　该部分使用了两块CH376 文件管理控制芯片，用于单片机系统读写U 盘或者SD 卡中的文件。CH376 支持USB 设备方式和USB 主机方式，并且内置了USB 通讯协议的基本固件，内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件，内置了SD 卡的通讯接口固件，内置了FAT16和FAT32 以及FAT12 文件系统的管理固件，支持常用的USB 存储设备(包括U 盘/USB 硬盘/USB 闪存盘/USB 读卡器)和SD 卡(包括标准容量SD 卡和高容量HC-SD 卡以及协议兼容的MMC 卡和TF 卡)。CH376 支持三种通讯接口：8 位并口、SPI 接口或者异步串口，单片机/DSP/MCU/MPU 等控制器可以通过上述任何一种通讯接口控制CH376 芯片，存取U 盘或者SD 卡中的文件或者与计算机通讯。CH376与控制器及外围存储之间的通信如图所示：

　　4.外部存储器扩展选型

　　采用了HM62256ALP-10芯片作为扩展的元器件。62后面的数字表示此元器件中可以存储的位(单位：千bit)，通常的说法是将此值除以8，比如62256将256除以8，我们一般称之为32K的RAM。我们学习过二进制可以知道，区分两个字节需要一根地址线就可以：0或者1;而区分四个字节需要2根地址线;我们可以计算出要区分32K的RAM区，需要15根地址线，通常我们用P0(低字节)和P2(高字节)两个端口来确定此器件的地址。

       设计说明

　　1.总体设计

　　系统总体框图如下图所示。本产品以IAP15F2K61S2单片机为主控芯片，选择CH376传输数据，LCD显示，HM62256ALP-10芯片扩展内存，可纽扣电池供电。系统总体设计如下图所示。该产品具备多接口、体积小、功耗低、价格低、操作简单等特点。

　　(1)不受文件类型限制;

　　(2)不受数据大小限制;

　　(3)支持USB接口、SD卡、TF卡等多种接口类型的数据拷贝;

　　(4)全盘拷贝;

　　(5)选择性拷贝;

　　2.USB与SD卡数据拷贝程序设计

　　系统采用CH376S作为数据传输模块。CH376 是文件管理控制芯片，用于单片机系统读写U 盘或者SD 卡中的文件。CH376 支持USB 设备方式和USB 主机方式(例如U盘插在电脑上:电脑就是USB主机.U盘是USB设备.)

　　支持1.5Mbps低速和12Mbps 全速USB 通讯，兼容USB V2.0，外围元器件只需要晶体和电容;支持USB-HOST 主机接口和USB-DEVICE 设备接口;支持动态切换主机方式与设备方式;支持USB 设备的控制传输、批量传输、中断传输;自动检测USB 设备的连接和断开，提供设备连接和断开的事件通知。

　　● 提供6MHz 的SPI 主机接口，支持SD 卡以及与其协议兼容的MMC 卡和TF 卡等。提供文件管理功能：打开、新建或删除文件、枚举和搜索文件、创建子目录、支持长文件名。提供文件读写功能：以字节为最小单位或者以扇区为单位对多级子目录下的文件进行读写。提供磁盘管理功能：初始化磁盘、查询物理容量、查询剩余空间、物理扇区读写。

　　3.程序设计流程图

　　4.HM62256外部存储器扩展设计

　　62系列是最常用的单片机系统扩展RAM元器件，其类型有6216、6232、6264、62128、62256或62512等多种。HM62256可以扩展32K的RAM。

　　单片机通过P0数据总线向外发送或者接收数据的时候，都先设定需要信息交互的地址，也就是选择了一个特定的器件，利用元器件上面片选端口，没有被选中的器件并不与单片机进行通信。62256芯片内部需要高达32K的地址区，通过以下原理图可以看到，P2.7管脚(地址线的最高位A15)，连接在芯片的片选管脚上面，当地址的最高一个位是0(低电平)时，此芯片就被选通，所有处于0000H-7FFFH之间的地址操作都是对这个芯片进行数据交换。而高位是1的地址：8000H-FFFFH之间的操作，这个芯片都将对此置之不理。

　　原理图如下：

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