USBOTG技術(shù)及其在存儲(chǔ)測(cè)試中的應(yīng)用
邸超 張志杰
存儲(chǔ)測(cè)試是在對(duì)被測(cè)對(duì)象無影響或影響在允許范圍的條件下，在被測(cè)體或測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)放置微型數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)測(cè)試儀，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息的快速采集與記憶，事后回收并由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)測(cè)試信息的一種動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)。存儲(chǔ)測(cè)試的主要技術(shù)特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)快速完成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)記憶，特別是在多種惡劣環(huán)境和緊湊設(shè)計(jì)條件下完成動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試，事后回收處理再現(xiàn)。傳統(tǒng)的存儲(chǔ)測(cè)試儀存在著如下不足：
(1)存儲(chǔ)介質(zhì)置于儀器內(nèi)部，回讀數(shù)據(jù)必須將整個(gè)儀器伺收。由于存儲(chǔ)測(cè)試所面臨的測(cè)試環(huán)境復(fù)雜，往往加裝了復(fù)雜、笨重的防護(hù)體或置于掩體中，給儀器的拆卸回收造成了困難。而戶外回讀分析數(shù)據(jù)往往受條件所限難以續(xù)施。 (2)隨著存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)測(cè)試所面臨的對(duì)豫和環(huán)境日趨復(fù)雜，測(cè)試時(shí)間和所需容量靈活多變，并逐步加大。由于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)測(cè)試儀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所限，不同容量就意味著要重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)新的儀器。
(3)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)主板普遍集成了USB接口，存儲(chǔ)測(cè)試儀一貫采用的"大端口"如：并口、串口等已逐漸被拋棄。一些新推出的主板甚至只集成了 USB 口。存儲(chǔ)測(cè)試儀接口必須適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變，通過一定的措施實(shí)現(xiàn)基于。USB 口的通信。本設(shè)計(jì)采用南京沁恒公司的CH375和Atmel的ATMEGA32單片機(jī)所設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)測(cè)試儀有效克服了以上的不足，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。U盤作為新型移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，以體積小、速度快、抗震動(dòng)、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)備受青睞。該系統(tǒng)通過單片機(jī)對(duì)U盤進(jìn)行讀寫操作，采集數(shù)據(jù)按文件方式直接存儲(chǔ)到U盤，可以有效提高數(shù)據(jù)保存速度及可靠性。特別適合于長(zhǎng)時(shí)問、大容量數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)合，方便了與PC等上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)、室內(nèi)分析數(shù)據(jù)。通過更換U盤可以靈活選擇系統(tǒng)容量，極大地提高了存儲(chǔ)測(cè)試儀的通用性，降低了測(cè)試成本。
2 USB OTG及海量存儲(chǔ)設(shè)備協(xié)議
作為USB 2．0的補(bǔ)充規(guī)范USB OTG(OnThe Go)以其雙重強(qiáng)大功能使USB設(shè)備擺脫了對(duì)PC的完全依賴，USB外設(shè)在無PC主機(jī)參與的情況下可以直接互連以進(jìn)行通信。USB通信以分層方式進(jìn)行，總體上可分為功能層、USB設(shè)備層和總線接口層。U盤屬于USB家族內(nèi)的海量存儲(chǔ)(USB Mass Storage)設(shè)備，是一種基于塊／扇區(qū)的隨機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，他與主機(jī)之間采用"控制／批量／中斷"(CBI)方式或"批量"(Bulk-Only)方式與主機(jī)通信。USB通信協(xié)議規(guī)范十分復(fù)雜，USB海量存儲(chǔ)協(xié)議包括CBI，Bulk-Only，ATA和UFI等4個(gè)獨(dú)立的子類規(guī)范。前2個(gè)子規(guī)范定義了數(shù)據(jù)／命令／狀態(tài)在USB總線上的傳輸方法，后2個(gè)子規(guī)范定義了存儲(chǔ)介質(zhì)的操作命令。其中，ATA命令規(guī)范用于硬盤，UFI命令規(guī)范則是針對(duì)USB移動(dòng)存儲(chǔ)制定的。U盤在進(jìn)行數(shù)據(jù)保存之前，必須先按某個(gè)文件系統(tǒng)的規(guī)定進(jìn)行格式化。相對(duì)于計(jì)算機(jī)硬盤來說U盤的存儲(chǔ)容量要小得多，因此在U盤中FAT16文件系統(tǒng)可取得比較高的綜合效率且兼容性較好，廣泛地應(yīng)用于U盤之類的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中。FAT16文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為5個(gè)部分：MBR區(qū)，DBR區(qū)，F(xiàn)AT 區(qū)，F(xiàn)DT區(qū)，DATA區(qū)。其中MBR區(qū)為主引導(dǎo)記錄區(qū)，DBR區(qū)為操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)，F(xiàn)AT區(qū)存放文件分配表，F(xiàn)DT區(qū)存放文件目錄表，DATA區(qū)是真正意義上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用AVR高檔機(jī)系列*能強(qiáng)大的單片AT-mega32作為中央處理芯片，選用南京沁恒
