《基于STC90C516单片机和CH376的简易电子书阅读器设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于STC90C516单片机和CH376的简易电子书阅读器设计.doc（5页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、基于STC90C516AD单片机和CH376的简易电子书阅读器设计摘要：随着嵌入式技术的飞速发展，许多小型电子产品开始逐渐替代传统的生活用品。电子书阅读器的出现就是图书信息的承载和阅读方式的巨大革新。本文基于STC90C516AD单片机和CH376，设计可以阅览文本文件的简易电子书阅读器。它可以正确识别存储在SD卡和U盘中的文本文件，并通过液晶屏浏览其中的内容。关键词：STC90C516AD；CH376；SD卡；U盘；电子书Design of the easy e-book reader based on STC90C516AD and CH376Abstract: With the deve
2、lopment of embedded technology, many small electronic products gradually began to replace traditional living supplies. The emergence of e-book reader is a great renovation of books information bearing and reading way.This paper, based on STC90C516AD and CH376, designs an easy e-book reader. It can r
3、ecognize TXT files stored in the SD and U disk. Users can read the txt type files through crystal display.Key words: STC90C516AD；CH376；SD memory card；U disk；e-book引言电子书和纸介质的书籍相比，容量大，体积小，重量轻，内容更新容易，使用方便，阅读方式与传统图书接近。因此，电子书已经逐步被人们接受和喜爱，而电子书阅读器一定会具有特殊的发展前景1。51单片机具有低功耗、体积小、功能强大且成本低而得到广泛的应用2。U盘和SD卡是一种基于闪存
4、和半导体快闪记忆器的移动存储产品。它们体积小、容量大、工作性能可靠，因此被广泛应用于嵌入式存储领域中3。目前大多数的单片机都没有任何USB接口，有些单片机配备了USB设备接口，但配备USB主机接口的单片机很少4。USB主机/设备接口控制芯片如SL811、PB375A、CH37系列的出现弥补了这一不足。而南京沁恒公司的CH376芯片，进一步集成了文件管理层，还增加了对SD卡的支持，功能更强大。1 相关芯片1.1 STC90C516ADSTC90C516AD单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/周期和6时钟/周期可以任意选择。
5、芯片内置了64KB的FLASH，4352字节的RAM。工作频率范围040MHz，共有输入输出引脚32个，有EEPROM功能，看门狗功能。芯片内部集成MAX810专用复位电路，共有3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用；外部中断4路，8路10位A/D转换5。STC90C516AD单片机芯片性价比非常高，但是芯片内部并没有USB主机功能，需要借助扩展芯片实现。1.2 CH376CH376是南京沁恒公司生产的文件管理控制芯片，支持USB主机方式和USB设备方式，内置了USB通讯协议的基本固件，内置了FAT32文件系统的管理固件，支持常用的USB存储设备（U盘/USB硬盘/
6、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卡以及兼容的MMC卡和TF卡）6。CH376支持三种通讯接口：8位并口、SPI接口或者异步串口，单片机可以使用任意一种接口控制CH376芯片。2 阅读器硬件设计阅读器由单片机STC90C516AD、U盘SD卡控制芯片CH376、320240液晶显示屏、键盘和供电电源组成，各部分电路均采用模块化设计。系统框图如图1所示。图1 系统框图电子书存放在U盘或者SD卡上，STC90C516单片机通过CH376读取出里面的电子书信息，用键盘选择电子书显示在5.7寸液晶显示屏上。CH376与单片机通过SPI总线连接，STC90C516
7、AD没有硬件SPI接口，要用软件模拟。320240液晶屏的数据口接到P0。考虑到单片机I/O资源不丰富，综合考虑系统需求键盘部分使用4个独立按键，最大程度简化硬件和程序设计。I/O分配如表1所示。表1 I/O口分配接口设备占用I/O接口设备占用I/OCH375芯片SCSP1.4320240液晶屏DATAP0SDIP1.5RSP2.0SDOP1.6WRP2.1SCKP1.7RDP2.2键盘K1P1.0CS1P2.3K2P1.1RSTP2.4K3P1.2键盘K4P1.3考虑到单片机I/O资源不丰富，CH376使用SPI同步串行接口与STC90C516AD进行通讯，相关引脚连接方式如表1所示。SPI
8、操作步骤如下：a) STC90C516AD产生CH376芯片的SPI片选，低电平有效；b) STC90C516AD按SPI输出方式发出一个字节的数据，CH376总是将SCS有效后接收到的首个字节当做命令码，后续字节当做数据；c) 如果是写操作，STC90C516AD向CH376发出一个字节的待写数据，等待SPI接口空闲后，STC90C516AD继续发出若干个待写的数据，直到SPI片选被禁止；d) 如果是读操作，STC90C516AD从CH376接受一个字节的数据，等待SPI接口空闲后，STC90C516AD继续接受若干个字节的数据，直到SPI片选被禁止；e) STC90C516AD禁止CH37
9、6的SPI片选，接受当前SPI操作。3 阅读器软件设计3.1 阅读器总体软件设计图2是STC90C516AD通过CH376对U盘或SD卡设备进行识别，并进行相关操作的软件流程图。系统运行后，首先会检测U盘或者SD卡有无连接，然后自动查找设备中的TXT文件，并在液晶屏上显示文件名等相应信息。然后通过键盘的翻页键K3、K4选择要显示的文件，按确认键K1后系统会对文件内容进行显示，再通过翻页键翻下一页或上一页，文件显示完毕后系统自动返回到选择文件画面，显示文件内容的时候按返回键K2亦可以返回到选择文件画面。图2 软件流程图3.2 电子书存储读取原理本阅读器读取的电子书来源于U盘或SD卡，而U盘或SD
10、卡主要使用FAT32文件系统。FAT为“File Allocation Table”的英文缩写，意为文件配置表，“32”表示每一个簇的簇号都用32个比特位来寻址。FAT32文件系统的“簇”表示一个文件在存储空间所占的最小量化存储空间。一个文件占用的簇空间余下的部分，其他文件不能继续使用。每一簇的实际大小根据存储介质的总容量等因素决定7。图3给出FAT32文件系统的磁盘组织结构。MBR区DBR区保留扇区FAT1FAT2根目录与数据区图3 FAT32文件系统磁盘组织结构图保留扇区，位于最开始的位置。第一个保留扇区是MBR区（主引导区）。它记录了第一磁盘分区的入口和剩余磁盘分区的入口信息、第一磁盘分
11、区的大小和起始扇区号。一般U盘或者SD卡都只有一个分区。DBR区，即DOS引导记录扇区，它主要记录了文件系统标志、每扇区字节数、每簇扇区数、保留扇区数、FAT表数、根目录第一簇等重要信息8。FAT32文件系统的数据区和根目录区是不严格区分的，即将根目录等同于普通的文件，根目录内包含文件名、大小、起始簇号等信息。同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。由于磁盘上保存着段与段之间的连接信息(即FAT表)，操作系统在读取文件时，总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。为了实现文件的链式存储，磁盘上必须准确地记
12、录哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号。对一个文件的最后一簇，则要指明本簇无后继簇。这些都是由FAT表来保存的，表中有很多表项，每项记录一个簇的信息，FAT32中以4个字节为单位作为一个表项。FAT32的文件查找过程主要涉及到FAT表和数据区。以a.txt为例，首先根据DBR的信息找到根目录所在簇，然后在根目录找到a.txt的目录项，获得a.txt的起始簇号。然后在FAT表中找到相对应的记录，上面登记的是存储a.txt后继内容的下一簇的簇号，就这样一直查找下去，直到登记的簇号是FFFF，表示到达尾簇，查找过程如图4所示。图4 FAT32文件系统文件查找
13、过程3.3 阅读器涉及到的CH376主要命令组合1. CH376初始化1.1 CMD_CHECK_EXIST命令，检查CH376是否正确工作；1.2 CMD_SET_USB_MODE命令，设置USB工作模式；1.3 由CH376自动检测U盘连接或者由单片机发送CMD_DISK_CONNECT命令定期查询（SD卡不支持自动检测）；1.4 CMD_DISK_MOUNT命令，初始化USB设备，并测试是否就绪。2. 读取特定文件数据2.1 CMD_SET_FILE_NAME命令+CMD_FILE_OPEN命令，打开文件；2.2 多次CMD_BYTE_READ命令+CMD_RD_USB_DATA0命令+
14、CMD_BYTE_READ_GO命令，读取数据；2.3 CMD_FILE_CLOSE命令，关闭文件。4 结束语本文以STC90C516AD为核心，使用USB控制芯片CH376，对简易电子书阅读器进行设计。该阅读器可以正确查找存储在U盘或者SD卡上面的文件，可以在5.7寸320240液晶屏上显示TXT文件，支持中英文，支持长文件名显示，可以手动翻页。CH376提供的U盘文件级程序库，使用起来更为方便，大大提高了程序编写效率。该阅读器的不足之处在于仅支持显示TXT文件的内容，需要在后续的开发中进行功能扩展。参考文献：1 陈波.基于uC/OS-II的电子书阅读器的设计与实现D武汉：华中科技大学，20
15、072 宫鹏，宫玥，山柄强.基于ARM7与SD卡的文件存储和文本阅览系统J.青岛大学学报工程技术版，2010，25（3）：10-13.3 SanDisk Corporation.SD Memory Card SpecificationsM.America：SanDisk Corporation，2006.4 戴丽莉，杨学深，张春喜.基于STM32F103的USB主机接口设计J.信息技术，2010，12：168-170.5 宏晶科技有限公司.STC90C58AD说明文档M.深圳：宏晶科技有限公司，2005.6 南京沁恒电子有限公司.CH376中文数据手册M.南京：南京沁恒电子有限公司，2010.7 邹胜武，吕云飞，孙大军.数据存储系统FAT32文件格式软件设计J.应用科技，2010，37（5）：46-48.8 吕继函，范多旺，邢东峰.基于芯片CH375的移动数据采集系统J.黑龙江科技信息，2010，16：97-98.9 郭天祥.51单片机C语言教程M.北京：电子工业出版社，2008.
