USB-Stick-Interface STI 100 Teil 1/2
Aus ELVjournal
05/2007
0 Kommentare
Technische Daten
| Spannungsversorgung | 5 VDC, stabilisiert |
| Stromaufnahme | Stand-by: 20 mA, Normalbetrieb: 150 mA |
| Eingangs-/Ausgangspegel | TTL (3,3 V) |
| Anschlüsse | USB-Buchse, Typ A, Stiftleiste |
| Abmessungen (B x H x T) | 64 x 15 x 35 mm |
So
günstig und mit reichlich Speicherkapazität sie erhältlich sind, im
Gegensatz zu anderen Speichermedien ist die Integration von USB-Sticks
in eigene Schaltungsapplikationen ein kaum zu überwindendes Hindernis.
Das Interface STI 100 bietet die Möglichkeit, einen USB-Stick einfach
per UART- oder SPI-Schnittstelle anzusprechen. Der zugehörige
Befehlssatz unterstützt vielfältige Dateioperationen,
so dass die Verarbeitung von gesammelten Messwerten genauso möglich ist
wie die Nutzung von auf einem PC erzeugten Daten (z. B. Konfigurationen)
in der eigenen Schaltung.USB-Stick für Eigenes nutzen
Speicherkarten
für Digitalkameras, MP3-Player oder USBSticks für den PC sind
mittlerweile Massenartikel und dementsprechend sehr günstig erhältlich.
Auch nimmt die Speicherkapazität immer weiter zu, so dass riesige
Datenmengen einfach und handlich transportiert werden können. Dem
begeisterten Schaltungsentwickler bleiben diese Speichertechnologien
jedoch meist verwehrt, da der Aufwand der Integration immens ist. Findet
man für SD- oder MMC-Karten noch zahlreiche Hilfen im Internet, wird es
bei der Verwendung von USB-Sticks schon schwierig. Denn hier muss nicht
nur das Dateisystem (FAT, FAT32) verwaltet, sondern auch noch ein
USB-Host samt „Mass Storage Device Class“ zur Verfügung gestellt werden.
Eine reine Software-Implementierung mit Hilfe von
Standard-Mikrocontrollern ist daher fast unmöglich und für den normalen
Anwender nicht realisierbar.Mit
dem USB-Stick-Interface STI 100 jedoch wird die Nutzung eines
USB-Sticks für den Schaltungsentwickler zum Kinderspiel. Zur Einbindung
in eigene Hardwareprojekte muss nur eine serielle Schnittstelle wie UART
(bevorzugt) oder SPI vorhanden sein und eine 5-V-Versorgungsspannung
zur Verfügung gestellt werden. Der Anschluss erfolgt über eine simp le
6-polige Stiftleiste und ist damit schnell und einfach zu realisieren.
Es sind keine Kenntnisse über USB-Spezifikationen und Protokolle oder
über die Dateisysteme FAT, FAT32 notwendig. Dies wird vollständig von
der intelligenten Hardware auf dem STI 100 übernommen. Ein
umfangreicher, aber einfach beherrschbarer Befehlssatz genügt, um mit
dem USBStick zu kommunizieren und Dateioperationen auszuführen. Damit
steht dem ambitionierten Elektroniker ein universell einsetzbares
Interface für eigene Applikationen wie etwa Datenlogger, Sound-Recorder
und ähnliche Anwendungen zur Verfügung. Betrachten wir kurz die
Grundlagen des USB sowie des FATDateisystems, bevor wir zur Beschreibung
des Kernstücks der Schaltung, des USB-Controllers, kommen. Universal Serial Bus
Der
USB ist ein serielles Bussystem, dass allerdings physikalisch nur
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen realisiert. Startpunkt dieser Verbindungen
ist der zentrale Host-Controller, an den bis zu 127 USB-Geräte
angeschlossen werden können. Stellt der Host nicht genügend Anschlüsse
zur Verfügung, können Hubs zwischengeschaltet werden, um weitere Geräte
anzuschließen. Nur der Host-Controller kann Daten eines Gerätes lesen
oder Daten schreiben, des Weiteren darf ein Gerät nur auf Anfrage des
Hosts Daten senden. Die maximale Datenübertragungs rate beträgt 12
MBit/s (USB 1.1) bzw. 480 MBit/s (USB 2.0). Es sind verschiedene
Geräteklassen spezifiziert, die es dem Host ermöglichen, Geräte ohne
gerätespezifischen Treiber anzusprechen wie z. B. Tastatur, Maus,
Kartenleser, USB-Stick.FAT-Dateisystem
Das
Dateisystem ist im Betriebssystem integriert, es ordnet die Daten, die
auf einem Datenträger gespeichert sind, und ermöglicht den Zugriff auf
diese Daten. Unter dem Microsoft- Betriebssystem „Windows” wird das
FAT-Dateisystem verwendet. Der gesamte Speicherbereich des Datenträgers
wird in eine feste Anzahl von Clustern aufgeteilt. Die Größe der Cluster
hängt damit von der Gesamtkapazität ab. Dateien belegen immer
mindestens einen Cluster, ist die Datei größer, werden mehrere Cluster
verwendet. In einer Tabelle wird festgehalten, welche Cluster von einer
Datei belegt werden oder frei sind.Der USB-Controller des STI 100
|
| Bild 1: Interner Aufbau des USB-Controllers Vinculum VNC1L |
|
| Bild 2: Schematische Darstellung der VNC1L-Firmware vom USB-Controller |
Der Befehlssatz
Um
Zugriff auf Dateien und Ordner des USB-Sticks zu erhalten, ist ein
umfangreicher Befehlssatz in den VNC1L integriert. Der Befehlssatz ist
in zwei Versionen vorhanden, einmal als erweiterter ASCII-Befehlssatz,
der andere ist als 8-Bit-Befehlssatz, zur vereinfachten Nutzung durch
Mikrocontroller, ausgeführt. Mit den ASCII-Befehlen ist eine bequeme
Nutzung auch per Terminalprogramm möglich. Eine Übersicht der
wichtigsten Befehle ist in Tabelle 1 dargestellt, welche die Syntax,
Beschreibung und die entsprechenden Rückgaben enthält.
|
| Tabelle 1: Der Befehlssatz für die Kommunikation mit dem USB-Stick und Datei-Operationen |
Eine ausführliche Beschreibung der Firmware erfolgt im „Vinculum Firmware User Manual”, das unter www.vinculum.com/documents.html#vfwspecs erhältlich ist. In Tabelle 2 sind mögliche Fehlermeldungen des VNC1L dargestellt.
|
| Tabelle 2: Die Liste der möglichen Fehlermeldungen des STI 100 |
Im Teil 2 beschäftigen wir uns mit der Schaltungstechnik, dem Nachbau sowie der Inbetriebnahme des STI 100. Fachbeitrag online und als PDF-Download herunterladen
Inhalt
Sie erhalten den Artikel in 2 Versionen:
als Online-Version
als PDF (5 Seiten)
Sie erhalten folgende Artikel:
- USB-Stick-Interface STI 100 Teil 1/2
| weitere Fachbeiträge | Foren | |
Hinterlassen Sie einen Kommentar:
Videos
