16合1内置USB读卡器的设计毕业论文.doc

16合1内置USB读卡器的设计16合1内置USB读卡器的设计 目 录摘 要IABSTRACTII1. 绪论11.1系统背景11.2 记忆卡21.3 系统概述32 系统设计方案论证42.1 方案提出42.2 方案论证52.3 方案比较52.4 方案确定53系统电路设计63.1系统电路设计方案63.2 系统硬件电路设计64. 读卡器外型结构设计及PCB的制作94.1读卡器外型结构图尺寸结构94.2 读卡器PCB图设计95. 读卡器的五种连接器简介115.1 SD/MMC 连接器115.2 Micro SD 连接器125.3 MS 连接器125.4 SMC/XD连接器135.5 CF 连接器146. 系统测试156.1 读卡器实物图与电路性能测试156.2 读卡器与计算机连接测试166.3读卡器卡的速度测试176.4 读卡器卡的速度测试及结果分析186.5 读卡器与扩展USB接口的测试186.6 调试过程中出现的问题及解决方法18结束语18附录-AU6376主控制芯片介绍19参考文献26致 谢27第页 共页16 合 1 内置 USB 读卡器的设计 摘 要本文研制一种基于AU6376 芯片控制的读卡器设计方案。该读卡器连接有数码安全卡连接器、标准闪存卡连接器、记忆棒连接器、极限数字卡连接器、微型数码安全卡连接器和USB。由PC机主板USB提供供电电源，实现卡与卡、卡与PC机、卡与读卡器等外接的移动设备之间的读写，共计可以实现16种数字存储卡的读写，并通过实际制作得到了验证，达到了预期的目标。关键词： USB AU6376 存储卡 PC机第页 共页Internal Card Reader 16 in 1 with USB Port AbstractThis article develop a sorf of base on AU6376 Micro IC of Card Reader control system . Card Reader has with Secure Digital Memory Card connect、Compact Flash Card connector、 Memory Stick card connector、Extreme Digital card connector、 Micro Secure Digital Memory Card connector and USB. Card Reader worked on 5V voltage supplied with USB port on PC mother board . This systemic design overpass fact execution receive validate , reach due cause . Keyword : USB AU6376 Memory Card PC16合1内置读卡器的设计1. 绪论1.1系统背景在早些年使用电脑的时候，只要几张软盘就能拷下常用的软件，DOS系统只要做在一张软盘里就够了，而那些小游戏一张软盘就可以装好几个。软驱作为标准的驱动设备基本可以满足人们工作，学习的存储需要。后来随着计算机技术的发展，特别是WINDOWS操作系统的推出，标准的1.44MB的软盘对于这些庞然大物来说那可怜的容量犹如“杯水车薪”。 大容量存储的渴求导致了硬盘驱动器、光驱和各种压缩存储设备的“大肚量”存储器的日益普及。此外，随着数码产品的飞速发展和普及，数码产品之间的数据交换和存储问题也越来越备受人们关注。由于早期的USB接口并不普及，因此数码相机的输出口都是同电脑的串口连接的，串口的数据传输速度很低，如果把这些数据拷贝到硬盘上需要花费大量的时间。基于上面的情况读卡器也便应运而生了。随着MP3，数码相机，数码摄像机，多媒体手机，PDA等数码产品的发展，有力的推动了读卡器的发展。因此我们设计出一种能快捷高速地读写各种卡的读卡器是非常有现实意义的。我们都知道，电脑、数码产品、家电等各种不同的产品之间需要一种通用的储存介质来进行数据交换，而目前使用Flash RAM（闪存存储器）的存储产品无疑是应用最为广泛的。与传统存储器相比，闪存有小巧轻便，防尘抗震等优点，被广泛应用于数码相机、数码摄像机、MP3播放器等产品上。随着数码产品的飞速发展和普及，我们经常要做的一件事就是数码产品之间的数据交换，读卡器就是完成这样功能的一种产品。顾名思义读卡器就是一种读取存储卡的设备，有插槽可以插入存储卡，有端口可以连接到计算机，把适合的存储卡插入插槽，端口与计算机相连计算机就把存储卡当作一个可移动存储器，从而可以通过读卡器读写存储卡。对于计算机来说读卡器类似一个USB的软驱，实际的作用也比较相似，只是读取的不是软盘而是各种闪存卡。读卡器是随着计算机及相关的数码产品，电子技术的迅猛发展而成的一种即将取代软盘驱动器的电子产品，在国内、外的电子市场现已经稳定快速的发展起来。16合1内置读卡器的设计主要采用一颗AU6376主控制芯片，进而将多种闪存卡卡槽集成到一块电路板上，此读卡器可同时进行多种卡上面的数据存储操作，且卡与卡之间也可进行互换存储操作，这种读卡器具有耗电省，成本低，操作简单，读取速度非常快，使用方便，寿命长等优点。随着时代的不断进步，信息技术的不断更新换代，读卡器将逐步成为用来存储的主流产品。具有良好的发展前景。1.2 记忆卡SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，其外型尺寸：24mm×32mm×2.1mm重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性 。SD卡内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC（Multilevel Cell）技术和Toshiba（东芝）0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。SD卡采用9针接口，采用NAND型Flash Memory，平均数据传输率能达到2MB/s。Micro SD卡（Micro Secure Digital Memory Card）又称T-F 卡。是目前市面上体积最小的卡。虽然体积小但是他的容量却与SD不相上下。目前市面上最大的Micro SD为16GB，SD最大的也为16GB。最常见Micro SD是应用在手机上面的较多。其内部结构与SD大致相同。SONY公司的MS卡（Memory Stick）是由SONY公司开发的。SONY自己称它的中文名字是记忆棒，其实它的大小为50mm x 21.5mm x 0.28mm，重量4克。产品是由单一平面的10针接合器连独立针槽，并具有写保护开关。MS PRO SONY的Memory Stick卡中，因外形尺寸大小的不同，又分成四种规格，即Memory Stick、Memory Stick PRO、Memory Stick DUO，Memory Stick PRO DUO。目前Memory Stick的容量16MB-128MB之间，Memory Stick Pro的容量在256MB-1GB之间，未来可以达到32GB，Memory Stick DUO的容量最大，在16MB-8GB之间，未来可以达到32GB。 MS PRO属于MS家族中的高档产品，尽管形状和MS卡相同，但它的传输速度有所提高，最低记录速度为15Mbps。可以适应记录连续的动态图象。 SM（Smart Media）卡是由东芝公司在1995年11月发布的Flash Memory存贮卡， Smart Media卡也是市场上常见的微存贮卡，一度在MP3播放器上非常的流行。Smart Media采用了东芝NAND型Flash Memory，因此体积做得很小SM卡的尺寸为37mm×45mm×0.76mm，仅重1.8克。具有比较高的擦写性能。Smart Media采用了22针的接口，使用了物理格式和逻辑格式，其中物理格式确保不同设备模型之间的兼容性，是系统和控制厂商所必须遵从的。物理格式基于ATA和DOS文件的FAT标准，以使得不同的系统间交换数据容易一些，但物理格式的配置会在页面大小上有所不同，这取决于内存的类型和存贮卡的容量。Smart Media也具有3.3伏和5伏两种工作电压，但不可以同时支持两种电压。 XD卡全称为XD-PICTURE CARD，XD取自于“Extreme Digital”，是“极限数字”的意思。XD卡是由日本奥林巴斯株式会社和富士有限公司联合推出。外形尺寸为20mm×25mm×1.7mm，总体积只有0.85立方厘米，约为2克重，优秀的兼容性，配合各式的读卡器，可以方便的与个人电脑连接。目前市场上见到的XD卡有16MB、64MB、128MB、256MB、2GB等不同的容量规格。xD卡采用单面18针接口，理论上图像存储容量最高可达8GB，2004年富士与奥林巴斯联合推出了存储容量最高达1GB的 xD 卡。而且其读写速度也更高，（读取速率为5MB/S，写入速率为3MB/S左右）可以满足大数据量写入，功耗也更低.。CF卡全称为 “ Compact Flash ” 是 “ 标准闪存卡 ” ， CF卡是最早推出的存储卡产品，由SANDISK于1994年研发成功的。CF卡没有其它的移动部件，因此，极少出现机械故障，使存储的图像数据更加安全。CF卡的使用寿命比较长，且CF卡耗电量小，只有普通硬盘的5%。另外它还具备速度快、价格便宜等优点。CF卡的主要缺点是：CF模块在设备与安装程序之间不存在互换性，不能直接运行程序，功耗大，势必会影响到电池续航时间等；1容量有限。虽然容量在成倍提高，但仍赶不上数码相机的像素发展。2）体积较大。CF卡的体积略微偏大，这限制了使用CF卡的数码相机体积，所以现下流行的超薄数码相机大多放弃了CF卡，而改用体积更为小巧的SD卡；3）性能限制。CF卡的工作温度一般是0-40摄氏度。 1.3 系统概述本课题以AU6376芯片为控制核心，实现16合1 的USB接口控制。主要工作有：（1）探寻AU6376芯片的控制方法。（2）制作16合1 的USB接口卡。通过五种连接器接口能够清晰稳定完整的进行卡与卡、卡与计算机之间文件的读写功能，从而根据我们自己的需求把我们所需的资料或图像等文件保存到指定的闪存卡或计算机上，大大的提高了数据的传输速度。2 系统设计方案论证 读卡器控制系统设计的关键是要实现PC机与读卡器之间的数字通信和读卡器与卡之间数据线传输控制。本设计中PC机与读卡器之间通过USB进行通信传输。读卡器设计首先以研究AU6376芯片的控制方法入手，接下来对支持相应卡的卡槽进行设计，最后将各种卡槽的设计与AU6376芯片的控制有机结合。PC机与读卡器之间通过USB接口进行数据传输，其技术已经相当成熟了，本设计主要讨论以AU6376芯片为控制核心的系统的整体设计方案。2.1 方案提出 本设计是以一个多合一读卡器芯片AU6376为控制核心的读卡器设计系统，系统主要分成以下几个部分：1.读卡器的主控电路部分2.主