16合1內(nèi)置USB讀卡器的設(shè)計 畢業(yè)論文.docVIP

16 合 1 內(nèi)置 usb 讀卡器的設(shè)計 第頁 共頁 1616 合合 1 1 內(nèi)置內(nèi)置 usbusb 讀卡器的設(shè)計讀卡器的設(shè)計 目目 錄錄 摘 要 i abstract ii 1. 緒論 1 1.1 系統(tǒng)背景1 1.2 記憶卡 .2 1.3 系統(tǒng)概述 .3 2 系統(tǒng)設(shè)計方案論證 .4 2.1 方案提出 4 2.2 方案論證 5 2.3 方案比較 5 2.4 方案確定 .5 3系統(tǒng)電路設(shè)計 6 3.1 系統(tǒng)電路設(shè)計方案6 3.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 .6 4. 讀卡器外型結(jié)構(gòu)設(shè)計及 pcb 的制作 9 4.1 讀卡器外型結(jié)構(gòu)圖尺寸結(jié)構(gòu)9 4.2 讀卡器 pcb 圖設(shè)計 .9 5. 讀卡器的五種連接器簡介 .11 5.1 sd/mmc 連接器 .11 5.2 micro sd 連接器 .12 5.3 ms 連接器 .12 5.4 smc/xd 連接器13 5.5 cf 連接器 .14 6. 系統(tǒng)測試 .15 6.1 讀卡器實物圖與電路性能測試 15 6.2 讀卡器與計算機連接測試 .16 6.3 讀卡器卡的速度測試.17 6.4 讀卡器卡的速度測試及結(jié)果分析 18 6.5 讀卡器與擴展 usb 接口的測試 18 6.6 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法 18 結(jié)束語 18 附錄-au6376 主控制芯片介紹19 參考文獻 26 致 謝 27 16 合 1 內(nèi)置 usb 讀卡器的設(shè)計 第頁 共頁 1616 合合 1 1 內(nèi)置內(nèi)置 usbusb 讀卡器的設(shè)計讀卡器的設(shè)計 摘摘 要要 本文研制一種基于 au6376 芯片控制的讀卡器設(shè)計方案。該讀卡器連接有 數(shù)碼安全卡連接器、標準閃存卡連接器、記憶棒連接器、極限數(shù)字卡連接器、 微型數(shù)碼安全卡連接器和 usb。由 pc 機主板 usb 提供供電電源，實現(xiàn)卡與卡、 卡與 pc 機、卡與讀卡器等外接的移動設(shè)備之間的讀寫，共計可以實現(xiàn) 16 種數(shù) 字存儲卡的讀寫，并通過實際制作得到了驗證，達到了預(yù)期的目標。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： usb au6376 存儲卡 pc 機 16 合 1 內(nèi)置 usb 讀卡器的設(shè)計 第頁 共頁 internal card reader 16 in 1 with usb port abstractabstract speciality : dianke class:0402 author: sunyali tuor:feng jie this 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 pc 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 1 頁 共 28 頁 1.1. 緒論緒論 1.11.1 系統(tǒng)背景系統(tǒng)背景 在早些年使用電腦的時候，只要幾張軟盤就能拷下常用的軟件，dos系統(tǒng)只要做 在一張軟盤里就夠了，而那些小游戲一張軟盤就可以裝好幾個。軟驅(qū)作為標準的驅(qū) 動設(shè)備基本可以滿足人們工作，學(xué)習的存儲需要。后來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，特 別是windows操作系統(tǒng)的推出，標準的1.44mb的軟盤對于這些龐然大物來說那可憐的 容量猶如“杯水車薪” 。 大容量存儲的渴求導(dǎo)致了硬盤驅(qū)動器、光驅(qū)和各種壓縮存儲設(shè)備的“大肚量” 存儲器的日益普及。此外，隨著數(shù)碼產(chǎn)品的飛速發(fā)展和普及，數(shù)碼產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù) 交換和存儲問題也越來越備受人們關(guān)注。由于早期的usb接口并不普及，因此數(shù)碼相 機的輸出口都是同電腦的串口連接的，串口的數(shù)據(jù)傳輸速度很低，如果把這些數(shù)據(jù) 拷貝到硬盤上需要花費大量的時間?；谏厦娴那闆r讀卡器也便應(yīng)運而生了。隨著 mp3，數(shù)碼相機，數(shù)碼攝像機，多媒體手機，pda等數(shù)碼產(chǎn)品的發(fā)展，有力的推動了 讀卡器的發(fā)展。因此我們設(shè)計出一種能快捷高速地讀寫各種卡的讀卡器是非常有現(xiàn) 實意義的。 我們都知道，電腦、數(shù)碼產(chǎn)品、家電等各種不同的產(chǎn)品之間需要一種通用的儲 存介質(zhì)來進行數(shù)據(jù)交換，而目前使用flash ram（閃存存儲器）的存儲產(chǎn)品無疑是應(yīng) 用最為廣泛的。與傳統(tǒng)存儲器相比，閃存有小巧輕便，防塵抗震等優(yōu)點，被廣泛應(yīng) 用于數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、mp3播放器等產(chǎn)品上。隨著數(shù)碼產(chǎn)品的飛速發(fā)展和普及， 我們經(jīng)常要做的一件事就是數(shù)碼產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)交換，讀卡器就是完成這樣功能的 一種產(chǎn)品。顧名思義讀卡器就是一種讀取存儲卡的設(shè)備，有插槽可以插入存儲卡， 有端口可以連接到計算機，把適合的存儲卡插入插槽，端口與計算機相連計算機就 把存儲卡當作一個可移動存儲器，從而可以通過讀卡器讀寫存儲卡。對于計算機來 說讀卡器類似一個usb的軟驅(qū)，實際的作用也比較相似，只是讀取的不是軟盤而是各 種閃存卡。讀卡器是隨著計算機及相關(guān)的數(shù)碼產(chǎn)品，電子技術(shù)的迅猛發(fā)展而成的一 種即將取代軟盤驅(qū)動器的電子產(chǎn)品，在國內(nèi)、外的電子市場現(xiàn)已經(jīng)穩(wěn)定快速的發(fā)展 起來。16合1內(nèi)置讀卡器的設(shè)計主要采用一顆au6376主控制芯片，進而將多種閃存卡 卡槽集成到一塊電路板上，此讀卡器可同時進行多種卡上面的數(shù)據(jù)存儲操作，且卡 與卡之間也可進行互換存儲操作，這種讀卡器具有耗電省，成本低，操作簡單，讀 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 2 頁 共 28 頁 取速度非?？?，使用方便，壽命長等優(yōu)點。隨著時代的不斷進步，信息技術(shù)的不斷 更新?lián)Q代，讀卡器將逐步成為用來存儲的主流產(chǎn)品。具有良好的發(fā)展前景。 1.21.2 記憶卡記憶卡 sd 卡（secure digital memory card）是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代 記憶設(shè)備。sd 卡由日本松下、東芝及美國 sandisk 公司于 1999 年 8 月共同開發(fā)研 制。大小猶如一張郵票的 sd 記憶卡，其外型尺寸：24mm32mm2.1mm 重量只有 2 克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性 。 sd 卡內(nèi)結(jié)合了 sandisk 快閃記憶卡控制與 mlc（multilevel cell）技術(shù)和 toshiba（東芝）0.16u 及 0.13u 的 nand 技術(shù)，通過 9 針的接口界面與專門的驅(qū)動 器相連接，不需要額外的電源來保持其上記憶的信息。而且它是一體化固體介質(zhì)， 沒有任何移動部分，所以不用擔心機械運動的損壞。sd 卡采用 9 針接口，采用 nand 型 flash memory，平均數(shù)據(jù)傳輸率能達到 2mb/s。 micro sd 卡（micro secure digital memory card）又稱 t-f 卡。是目前市面 上體積最小的卡。雖然體積小但是他的容量卻與 sd 不相上下。目前市面上最大的 micro sd 為 16gb，sd 最大的也為 16gb。最常見 micro sd 是應(yīng)用在手機上面的較多。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與 sd 大致相同。 sony 公司的 ms 卡（memory stick）是由 sony 公司開發(fā)的。sony 自己稱它的中 文名字是記憶棒，其實它的大小為 50mm x 21.5mm x 0.28mm，重量 4 克。產(chǎn)品是由 單一平面的 10 針接合器連獨立針槽，并具有寫保護開關(guān)。ms pro sony 的 memory stick 卡中，因外形尺寸大小的不同，又分成四種規(guī)格，即 memory stick、memory stick pro、memory stick duo，memory stick pro duo。目前 memory stick 的容 量 16mb-128mb 之間，memory stick pro 的容量在 256mb-1gb 之間，未來可以達到 32gb，memory stick duo 的容量最大，在 16mb-8gb 之間，未來可以達到 32gb。 ms pro 屬于 ms 家族中的高檔產(chǎn)品，盡管形狀和 ms 卡相同，但它的傳輸速度有所提高， 最低記錄速度為 15mbps?？梢赃m應(yīng)記錄連續(xù)的動態(tài)圖象。 sm（smart media）卡是由東芝公司在 1995 年 11 月發(fā)布的 flash memory 存貯 卡， smart media 卡也是市場上常見的微存貯卡，一度在 mp3 播放器上非常的流行。 smart media 采用了東芝 nand 型 flash memory，因此體積做得很小 sm 卡的尺寸為 37mm45mm0.76mm，僅重 1.8 克。具有比較高的擦寫性能。smart media 采用了 22 針的接口，使用了物理格式和邏輯格式，其中物理格式確保不同設(shè)備模型之間的 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 3 頁 共 28 頁 兼容性，是系統(tǒng)和控制廠商所必須遵從的。物理格式基于 ata 和 dos 文件的 fat 標 準，以使得不同的系統(tǒng)間交換數(shù)據(jù)容易一些，但物理格式的配置會在頁面大小上有 所不同，這取決于內(nèi)存的類型和存貯卡的容量。smart media 也具有 3.3 伏和 5 伏 兩種工作電壓，但不可以同時支持兩種電壓。 xd 卡全稱為 xd-picture card，xd 取自于“extreme digital”，是“極限數(shù) 字”的意思。xd 卡是由日本奧林巴斯株式會社和富士有限公司聯(lián)合推出。外形尺寸 為 20mm25mm1.7mm，總體積只有 0.85 立方厘米，約為 2 克重，優(yōu)秀的兼容性， 配合各式的讀卡器，可以方便的與個人電腦連接。目前市場上見到的 xd 卡有 16mb、64mb、128mb、256mb、2gb 等不同的容量規(guī)格。xd 卡采用單面 18 針接口，理 論上圖像存儲容量最高可達 8gb，2004 年富士與奧林巴斯聯(lián)合推出了存儲容量最高 達 1gb 的 xd 卡。而且其讀寫速度也更高，（讀取速率為 5mb/s，寫入速率為 3mb/s 左右）可以滿足大數(shù)據(jù)量寫入，功耗也更低.。 cf 卡全稱為 “ compact flash ” 是 “ 標準閃存卡 ” ， cf 卡是最早推出 的存儲卡產(chǎn)品，由 sandisk 于 1994 年研發(fā)成功的。cf 卡沒有其它的移動部件，因 此，極少出現(xiàn)機械故障，使存儲的圖像數(shù)據(jù)更加安全。cf 卡的使用壽命比較長，且 cf 卡耗電量小，只有普通硬盤的 5%。另外它還具備速度快、價格便宜等優(yōu)點。cf 卡的主要缺點是：cf 模塊在設(shè)備與安裝程序之間不存在互換性，不能直接運行程序， 功耗大，勢必會影響到電池續(xù)航時間等；1 容量有限。雖然容量在成倍提高，但仍 趕不上數(shù)碼相機的像素發(fā)展。2）體積較大。cf 卡的體積略微偏大，這限制了使用 cf 卡的數(shù)碼相機體積，所以現(xiàn)下流行的超薄數(shù)碼相機大多放棄了 cf 卡，而改用體 積更為小巧的 sd 卡；3）性能限制。cf 卡的工作溫度一般是 0-40 攝氏度。 1.31.3 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 本課題以 au6376 芯片為控制核心，實現(xiàn) 16 合 1 的 usb 接口控制。主要工作有： （1）探尋 au6376 芯片的控制方法。 （2）制作 16 合 1 的 usb 接口卡。通過五種連接器接口能夠清晰穩(wěn)定完整的進 行卡與卡、卡與計算機之間文件的讀寫功能，從而根據(jù)我們自己的需求把我們所需 的資料或圖像等文件保存到指定的閃存卡或計算機上，大大的提高了數(shù)據(jù)的傳輸速 度。 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 4 頁 共 28 頁 2 2 系統(tǒng)設(shè)計方案論證系統(tǒng)設(shè)計方案論證 讀卡器控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是要實現(xiàn) pc 機與讀卡器之間的數(shù)字通信和讀卡器 與卡之間數(shù)據(jù)線傳輸控制。本設(shè)計中 pc 機與讀卡器之間通過 usb 進行通信傳輸。讀 卡器設(shè)計首先以研究 au6376 芯片的控制方法入手，接下來對支持相應(yīng)卡的卡槽進行 設(shè)計，最后將各種卡槽的設(shè)計與 au6376 芯片的控制有機結(jié)合。pc 機與讀卡器之間 通過 usb 接口進行數(shù)據(jù)傳輸，其技術(shù)已經(jīng)相當成熟了，本設(shè)計主要討論以 au6376 芯 片為控制核心的系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。 2.12.1 方案提出方案提出 本設(shè)計是以一個多合一讀卡器芯片 au6376 為控制核心的讀卡器設(shè)計系統(tǒng)，系統(tǒng) 主要分成以下幾個部分： 1.讀卡器的主控電路部分 2.主控電路與 pc 機 usb 接口電路 3.主控電路與五種卡接口電路部分 系統(tǒng)主控制芯片內(nèi)部框圖如下所示4： 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 5 頁 共 28 頁 圖 2-1 au6376 芯片內(nèi)部框圖 2.2 方案論證方案論證 2.2.12.2.1 五種連接器設(shè)計方案的論證五種連接器設(shè)計方案的論證 方案一方案一：sm/xd 、cf、ms、sd、micro sd 分別獨立的數(shù)據(jù)傳輸途徑。 方案二方案二：sm/xd 、cf、ms、sd 獨立的數(shù)據(jù)傳輸途徑，sd 與 micro sd 共用數(shù)據(jù) 線，即通過同一路徑進行數(shù)據(jù)傳輸途徑。 2.2.22.2.2 usbusb 接口設(shè)計方案接口設(shè)計方案 直接通過一個 4pin 的 cable 線從電腦的主板的 usb 接口提供供電電源。 2.32.3 方案比較方案比較 2.2.12.2.1 五種連接器設(shè)計方案的論證五種連接器設(shè)計方案的論證 方案一:前文談到的 sm/xd、cf、ms、sd、micro sd 分別獨立的數(shù)據(jù)傳輸途徑 就是對每種卡通過控制芯片單獨控制，五種卡可同時進行工作。此方式最大優(yōu)點是 設(shè)計簡單，傳輸數(shù)據(jù)的速度快且五種卡可以同時進行數(shù)據(jù)、圖形、圖像、電子照片 等等的存儲。但這種設(shè)計方式要根據(jù)芯片來進行，有的讀卡器芯片不支持這樣的功 能。本設(shè)計中采用的 au6376 讀卡器芯片不支持這樣的功能，因此本設(shè)計采用方案 二進行設(shè)計。 方案二:sm/xd、cf、ms、sd 獨立的數(shù)據(jù)傳輸途徑，sd 與 micro sd 共用數(shù)據(jù)線， 即通過同一路徑進行數(shù)據(jù)傳輸途徑。 此種設(shè)計方案的優(yōu)點在于減少走線的錯綜復(fù)雜性，進而減小電磁輻射，使得電 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 6 頁 共 28 頁 磁兼容性較好。但此種設(shè)計方案存在很大的一個缺點：數(shù)碼安全卡與微型數(shù)碼安全 卡不可同時進行工作，用戶使用時只能應(yīng)用其中的一種，給用戶帶來不便。因此， 據(jù)了解 au6376 的研發(fā)商也正在研發(fā)新的讀卡器芯片進行改進此缺點。 2.2.22.2.2 usbusb 接口設(shè)計方案接口設(shè)計方案 通過 usb 相關(guān)知識的學(xué)習，我們知道一臺 pc 最多可以連接 127 個 usb1，因此 我選擇 usb 的設(shè)計通過 cable 線直接連接到電腦的主板的方案是可行的。 2.42.4 方案確定方案確定 通過上面的討論，本設(shè)計采用方案二：sm/xd ,cf,ms, sd 獨立的數(shù)據(jù)傳輸途徑， sd 與 micro sd 共用數(shù)據(jù)線，即 sd 與 micro sd 通過同一路徑進行數(shù)據(jù)傳輸途徑。 具體設(shè)計過程將在后面的論述中詳細討論。 3 3系統(tǒng)電路設(shè)計系統(tǒng)電路設(shè)計 3.13.1 系統(tǒng)電路設(shè)計方案系統(tǒng)電路設(shè)計方案 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖 3-1 所示。 圖 3-1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 pc機 usb 主機 芯片 au6376 電 壓 轉(zhuǎn) 換 器 sd卡 sm/xd卡 micro卡 usb cf卡 ms卡 時 鐘 源 由 pc 機通過主板上 usb 向系統(tǒng)提供 5v 的供電電源， ，由于系統(tǒng)芯片使用的是 3.3v 的供電電壓，因此必須經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為 3.3v 的電壓后再送給 au6376。au6376 在一個 12mhz 的時鐘源作用下正常工作，au6376 經(jīng)過 usb 總線把收 到的信息存儲到 rom/ram 中，再經(jīng)過一系列的進程處理后傳送到卡。 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 7 頁 共 28 頁 3.23.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)硬件電路根據(jù)功能劃分為三個部分：讀卡器的主控電路、主控電路與 pc 機 usb 接口電路、主控電路與五種卡接口電路三部分。 3.2.13.2.1 讀卡器系統(tǒng)主控電路讀卡器系統(tǒng)主控電路 主控芯片電路： 圖 3-2 主芯片電路 3.2.23.2.2 電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路 這是一個 5v 轉(zhuǎn) 3.3v 的三端穩(wěn)壓管，它把接收到的供電電源轉(zhuǎn)換為 au6376 工作 的所需電壓。 圖 3-3 電壓轉(zhuǎn)換電路 3.2.33.2.3 時鐘信號源時鐘信號源 這是一個 12mhz 的時鐘信號源，在此信號源正常工作的條件下 au6376 才可以正 常工作。 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 8 頁 共 28 頁 圖 3-4 時鐘電路 3.2.43.2.4 主控電路與主控電路與 pcpc 機機 usbusb 接口電路接口電路 這是一個由 pc 機輸入電壓源的電路，此電路中 j1 是與 pc 機相連接的部分，其 中四根為讀卡器上面 usb 接口電源輸入，四根為讀卡器本身的輸入電源，另外一根 與大地相接。 圖 3-5 主控電路與 pc 機接口電路 3.2.53.2.5 主控芯片與五種卡接口電路主控芯片與五種卡接口電路 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 9 頁 共 28 頁 圖 3-6 主控芯片與五種接口電路 4.4. 讀卡器外型結(jié)構(gòu)設(shè)計及讀卡器外型結(jié)構(gòu)設(shè)計及 pcbpcb 的制作的制作 4.14.1 讀卡器外型結(jié)構(gòu)圖尺寸結(jié)構(gòu)讀卡器外型結(jié)構(gòu)圖尺寸結(jié)構(gòu) 圖 4-1 pcb 外形結(jié)構(gòu)圖 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 10 頁 共 28 頁 4.24.2 讀卡器讀卡器 pcbpcb 圖設(shè)計圖設(shè)計 圖 4-2 pcb 設(shè)計總圖 pcb 頂層設(shè)計圖： 圖 4-3 pcb 頂層圖 pcb 底層設(shè)計圖： 圖 4-4 pcb 底層圖 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 11 頁 共 28 頁 5.5. 讀卡器的五種連接器簡介讀卡器的五種連接器簡介 5.15.1 sd/mmcsd/mmc 連接器連接器 圖 5-1 sd/mmc 連接器卡槽結(jié)構(gòu) 圖 5-2 sd/mmc 連接器卡槽引腳功能 表 5-1 sd/mmc 連接器引腳功能說明 讀取 sd 卡工作過程：sd 與 mmc 共用一個卡座，卡座上面 10 腳（以上標識） 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 12 頁 共 28 頁 為 sd/mmc 插入卡的檢測開關(guān)，11 腳為 sd/mmc 卡寫保護開關(guān)，當插入 sd 或 mmc 卡時 4 腳變?yōu)榈碗娖?，sd-cdn 信號被傳送，并通過 4 腳給 sd/mmc 卡提供工作 電壓。 5.25.2 micromicro sdsd 連接器連接器 圖 5-3 micro sd 連接器 表 5-2 micro sd 連接器 pin 腳功能說明 5.35.3 msms 連接器連接器 圖 5-4 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 13 頁 共 28 頁 圖 5-5 表 5-3 ms 連接器 pin 腳功能說明 ms 卡工作過程：卡座的 6 腳為 ms 卡插入檢測開關(guān)，當插入 ms 卡時 6 腳變 為低電平，msins 信號被傳送，并通過 9 腳提供 ms 卡的工作電壓。 5.45.4 smc/xdsmc/xd 連接器連接器 圖 5-6 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 14 頁 共 28 頁 圖 5-7 表 5-4 smc/xd 連接器 pin 腳功能說明 5.55.5 cfcf 連接器連接器 圖 5-8 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 15 頁 共 28 頁 圖 5-9 表 5 cf 連接器 pin 腳功能表 6. 系統(tǒng)系統(tǒng)測試測試 6.16.1 讀卡器實物圖與電路性能測試讀卡器實物圖與電路性能測試 作品實物圖： 圖 6-1 實物圖 現(xiàn)將讀卡器與電腦主板的連接方法做如下介紹：pc 機主板的 usb 接口與讀 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 15 頁 共 28 頁 卡器的 usb cable 線連接，為了適應(yīng) pc 主板的需要我們把讀卡器的連接線與讀 卡器上面 usb 的連接線做成連在一起的一個 8pin 的線，這樣直接與 pcb 主板的 一個 usb 接口的 pin 針相連接就可以了。詳細的連接辦法參看下圖。 電腦主板 usb 接口部分： 圖 6-2 pc 機上 usb 接口 讀卡器與電腦連接的部分： 圖 6-3 讀卡器上與電腦 電路調(diào)試： 調(diào)試讀卡器部分，使用 pc 及測試軟件。通過 pc 機獲取讀卡器的工作電壓， 打開測試軟件。 采用直接連接的辦法，將讀卡器直接與電腦主板的 usb 接口針連接，通 過 pc 機獲取讀卡器的工作所需的電壓，打開讀卡器測試的軟件（alcor card reader test program_xp2k_v1.0.0.5.exe）對其進行檢測，觀察檢測結(jié)果。結(jié) 果為可以檢測到 usb 設(shè)備即讀卡器已經(jīng)連接到電腦上。其檢測到讀卡器的畫面 如下圖： 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 16 頁 共 28 頁 圖 6-4 檢測軟件 6.26.2 讀卡器與計算機連接測試讀卡器與計算機連接測試 首先利用剛剛的測試軟件檢測到讀卡器，將數(shù)碼安全卡，極限數(shù)字卡，標 準閃存卡，記憶棒卡分別插入相應(yīng)的卡槽進行性能檢測，結(jié)束之后再將微型數(shù) 碼安全卡插入相應(yīng)的卡槽進行檢測， 首次檢討調(diào)試結(jié)果為：cf(標準閃存卡)， ms (記憶棒)兩種卡測試失敗，不能正常工作。對 cf(標準閃存卡)進行檢討發(fā) 現(xiàn)畫板過程中 cf(標準閃存卡)的 39pin 與 14pin 一個是接地的 pin,另一個是 空 pin 設(shè)計過程中短路，所以不能正常工作，對 ms 卡不能工作進行檢討發(fā)現(xiàn) vcc pin 與 gnd pin 連接錯，所以不能正常工作。還有基本的錯誤,就是元件焊 接錯(電阻的阻值大小不一致),元件虛焊。讀卡器測試成功畫面： 圖 6-5 測試成功 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 17 頁 共 28 頁 6.36.3 讀卡器卡的速度測試讀卡器卡的速度測試 測試方法及軟件： 圖 6-6 測試軟件 windows xp：速度測試結(jié)果 圖 6-7 windows xp 速度測試結(jié)果 windows 2000:速度測試結(jié)果 圖 6-8 windows 2000 速度測試結(jié)果 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 18 頁 共 28 頁 6.46.4 讀卡器卡的速度測試及結(jié)果分析讀卡器卡的速度測試及結(jié)果分析 實際上根據(jù)電腦品牌的不同測試速度也會不同，卡的品牌不同測試結(jié)果也 不盡相同，可見速度的大小與電腦和卡本身的一些相關(guān)參數(shù)也有一定的關(guān)系， 以上數(shù)據(jù)僅供參考！ 6.56.5 讀卡器與擴展讀卡器與擴展 usbusb 接口的測試接口的測試 因為讀卡器上面的外接 usb 實際上與讀卡器本身的工作是沒有關(guān)系的，它 是通過 usb 線直接與電腦相連接的，而電腦上那面的 usb 技術(shù)已經(jīng)相當成熟了， 所以這個性能方面當然是沒有問題的。 6.66.6 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法 通過此設(shè)計的制作及調(diào)試發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、最終調(diào)試成功。在檢查調(diào) 試的過程中我學(xué)會了很多的知識，如檢查問題的方法。自我總結(jié)出檢查問題基 本步驟：首先檢討問題應(yīng)該從表面的工作開始,先看外觀的元器件是否有焊錯位 置漏焊虛焊或空焊的地方,這些工作做好后,再開始檢查電子元件是否存在 性能和品質(zhì)問題,如果沒有這些問題,接下來檢查 pcb 制作過程中是否有開路 短路或斷路的問題,最后檢查 pcb 哪里有沒有設(shè)計的問題.所有的問題解決以后 再對 pcb 進行修改。 結(jié)束語結(jié)束語 本系統(tǒng)的設(shè)計與制作工作已經(jīng)全部完成，達到了預(yù)期的目的與要求。 從選題到現(xiàn)在已經(jīng)快有半年的時間了，這個過程主要經(jīng)歷了以下幾個過程： 通過向公司有經(jīng)驗的前輩的學(xué)習和請教、廣泛查閱資料、文獻綜述、總體思路 的確定、方案的具體化及論證、方案的確定、設(shè)計制板及硬件電路的完成、軟 件的調(diào)試、系統(tǒng)的調(diào)試，還包括論文的成型，我認為整個過程是一個聯(lián)系非常 緊密的系統(tǒng)的過程，前一過程的結(jié)果或成績好壞直接影響后一個過程的結(jié)果， 每一個環(huán)節(jié)都緊密相連環(huán)環(huán)相扣。在整個過程中，通過查閱資料和向有經(jīng)驗的 前輩們細心的請教學(xué)習使得對各環(huán)節(jié)的細節(jié)有了比較深入的掌握，而且對信息 化存儲相關(guān)知識有了感性的認識，不僅掌握了大量的專業(yè)知識，更學(xué)會了系統(tǒng) 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 19 頁 共 28 頁 設(shè)計的思想。通過設(shè)計我了解了一個產(chǎn)品需要投入生產(chǎn)必須要進行 emc 和 esd 測試 。這兩項測試都需要在 pcb 設(shè)計時要考慮，一般的走線方式長度等等都會 有很大的影響以及什么樣的情況下該怎么樣處理元件的擺放及位置以及相關(guān)的 影響條件都有了更進一步的認識，為以后進行 pcb 設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。本 系統(tǒng)的開發(fā)具有很好的實用價值。這種讀卡器具有耗電省，成本低，操作簡單， 讀取速度非?？欤褂梅奖?，壽命長等優(yōu)點?？傊?，隨著計算機及相關(guān)的數(shù)碼 產(chǎn)品，電子技術(shù)的迅猛發(fā)展讀卡器已成為一種即將取代軟盤驅(qū)動器的電子產(chǎn)品， 在國外電子市場現(xiàn)已經(jīng)穩(wěn)定快速的發(fā)展起來。有了讀卡器我們就再也不用為數(shù) 據(jù)的存取速度慢而發(fā)愁了。相信在不久的將來讀卡器也將會成為國內(nèi)市場的主 流產(chǎn)品。 通過此次論文課題的設(shè)計與制作，本人收獲是前所未有的，在設(shè)計過程中 不僅學(xué)到了知識還獲得了樂趣。為本人加深了將來事業(yè)的發(fā)展方向。 附錄附錄-au6376-au6376 主控制芯片介紹主控制芯片介紹 (1) description: the au6376 is a single chip integrated usb 2.0 multimedia card reader controller that enables pc/dvd/printer to read/write various type of flash media cards. flash media cards such as cf, smc, xd, sd, mmc, memory stick are widely used in digital camera, cell phone, pda and mp3 player to store digital photos and compressed music. performance of au6376-gel is maximized by implementing the latest and fastest card specification available form the industry. especially, au6376-gel is designed with the high performance characteristic in flash card i/o speed. users can easy and fast transfer the digital content among the different flash card. (2) features： support usb v2.0 specification and usb device class definition for mass storage, bulk-transport v1.0 support cf/md/sd/mmc/ms/ms_pro/ms_duo/xd/smc compatible flash card 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 20 頁 共 28 頁 support sd1.1/sd2.0 support mmc4.1. mmc4.2. support cf4.0 dma mode compliant to xd 1.2 spec hardware dma engine integrated for performance enhancement work with default driver from windows me/2000/xp/vista and mac os x; windows 98/2000(sp1/sp2) and mac os 9 are supported by driver support multiple sectors transfer optimize performance support slot-to-slot read/write operation support led for bus operating indication power switch integrated to reduce production bom cost built in 3.3v to 1.8v regulator runs at 12mhz crystal available in 80-pin lqfp package (3) au6376 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 (4) au6376 芯片外形封裝圖 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 21 頁 共 28 頁 (5) au6376 芯片外形機構(gòu)圖： (6) au6376 芯片每個 pin 腳功能的詳細介紹： 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 22 頁 共 28 頁 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 23 頁 共 28 頁 (7)au6376 芯片相關(guān)電氣參數(shù) 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 24 頁 共 28 頁 absolute maximum ratings recommendedrecommended operatingoperating conditionsconditions general dc characteristics usb transceiver characteristics dc electrical characteristics of 3.3v i/o cells 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 25 頁 共 28 頁 static characteristic:digital pin static characteristic: analog i/o pins 16 合 1 內(nèi)置讀卡器的設(shè)計 第 26 頁 共 27 頁 參考文獻參考文獻 1 universal serial bus specification revision 1.0 compap dec ibm intel microsoft nec northern telec