引言

繡花機廣泛用于紡織行業，基本原理為讀取繡花花版文件到主控設備，進行固定算法的花版解釋，控制繡花機機頭進行繡花動作，目前廣泛利用USB接口讀取花版文件。USB協議對所有USB設備進行分類，同類型的設備擁有一些共同的行為特征和傳輸協議，在此基礎之上USB協議又劃分了子類設備，進一步區分相同類設備的屬性，以利于設計主機與設備的數據傳輸。對于USB大容量存儲設備（mass storage device）設計，普遍采用兩種基本傳輸方式：CBI和BULKONLY。使用較多的是BULKONLY協議，主要應用在U盤存儲設備；而CBI協議由于具有中斷傳輸的特性，主要應用在USB硬盤及工業上普遍使用的USB軟盤驅動器，目前，在繡花機的使用過程中也需要磁盤讀寫花版文件，這樣的好處是保密性強、可隨時更換，可以作為U盤的很好補充。

1 M8SS storage CBI協議介紹

在CBI協議的描述中，必須采用4種傳輸方式和通道進行主機和設備的數據交換，這4種方式稱為端口，按順序為：O，控制傳輸；1，塊輸入 （bulkin）；2，塊輸出（bulk-out）；3，中斷傳輸。這與普通U盤設備采用2個傳輸端口有明顯區別?？刂贫丝?主要用來在主機和設備間傳送 USB標準命令和對硬盤的控制命令集，批量輸入端口1和批量輸出端口2用來傳輸大量塊數據，中斷端口3用來返回命令的發送狀態用于主機產生中斷。

1．1 數據傳輸過程

在對設備進行任何操作前，主機都必須發送mass_storage_ufi協議中定義的相關UFI命令塊（USB FloppyInterface Command）。從控制端口0傳送到設備，命令塊被分為無數據、數據進、數據出3種類型。主機將以指定類請求ADSC開始命令傳輸，接著在控制傳輸的數據階段傳輸命令塊。指定類請求命令包如表1所列。

對于CBI設備來說，主機每次發送UFI命令塊前都必須由指定類請求ADSC引導，否則設備不識別。以下是發送一組UFI命令響應的過程舉例：

在主機命令發送得到接收正確響應ACK（確認接收）后，設備會從端口3自動返回2字節狀態碼，用于主機產生中斷（中斷不是必須），數據傳輸狀態如下：

命令發送全過程完畢，當需要數據輸入／輸出時，設置主機發送IN／OUT PID請求，設備按照請求通過BULK-IN／OUT端口傳輸數據，每次發送的字節數根據設備描述符所定義的端口最大吞吐量。

1．2 CBI設備描述符及枚舉過程

按照USB協議，所有USB設備接入主機后，主機進行設備枚舉，識別此設備屬于USB范疇的哪一類，以及該類型中的哪一子類；然后對此設備進行配置，直到該設備能進行正確讀寫。這些枚舉信息都已固化在USB設備中，主機只進行提取操作。

CBI協議存儲設備支持很多描述符，主要且必須支持下列USB描述符：

①設備描述符（device descriptor）

②配置描述符（configuration descriptor）

③接口描述符（interface descriptor） CBI存儲設備至少應支持1個數據接口。

④端點描述符（endpoint descriptor） 除用作初始化和命令傳輸的控制端口Endpoint 0外，CBI存儲設備還必須支持批量輸入、批量輸出、中斷3種端點，配置、接口、端口描述符是在主機一次請求時接收的。

當某設備描述符被識別為mass storage device類CBI設備子類后，主機進行第2次枚舉，對設備進行相關配置和初始化。具體枚舉過程通過第1次枚舉所配置的端口，發送相關請求命令，進行初始化的數據輸入／輸出。具體函數及功能如下：

2 USB 軟驅主機程序設計

2．1 開發平臺介紹

開發平臺主要包括：

①MCU S3C24IOA（繡花機主芯片）

②USB芯片 SL811HS

③開發語言 嵌入式C語言

④編譯環境 CodeWarrior for ARM Developer SuiteVl．2

⑤仿真器 Magic-ICE

⑥USB軟驅類型 SONY MPF82E-U1磁盤驅動器

2．2．1 USB設備的枚舉

USB軟驅首先要進行設備枚舉，主機通過控制端口0向設備發送DeviceRequest命令。DeviceRequest命令主要有 Get_Descriptor，Set_Address，Set_Config，Set_Interface等，而Get_Descriptor描述符又可分為Device_Descriptor、Configuration_Descriptor、Interface_Descrip-tor、 Endpoint_Descriptor，枚舉階段所有的請求都是基于setup ID。根據不同的請求命令，配置相應的協議棧。以下是配置接收描述符的部分參數，以設備描述符為例：

配置請求參數完成以后，利用USB數據傳輸函數usbXfer（）來傳輸該請求。usbXfer（）必須完全遵循USBl．1協議。該函數具體算法流程如圖1所示。

2．2．2 大容量存儲設備的枚舉

此階段任務的中心是對主機發送UFI命令的處理。ADSC請求是UFI命令的前導，通過控制端口0以setup數據包發送，接著仍通過端口0以數據包的形式發送UFI命令包。命令包均為12字節，發送前暫存在ufi［］數組中。以CBI_Read（unsigned long lba，unsigned charlen，unsigned char* pBuffer）函數為例敘述命令發送過程，其他枚舉函數實現基本原理相同。CBI_Read（）函數讀取扇區數據到指定數組，源程序如下：

該程序段成功返回標志著所發指令執行正常，且最后讀寫USB軟驅首扇區數據正確。

2．3 繡花機花版文件讀取

實現讀寫磁盤首扇區數據功能，可以結合上層FAT文件系統讀取磁盤中的花版文件。FAT文件系統中所有文件都作為鏈表存在，在文件系統的文件目錄項中標明了文件的一些相關信息，如文件名、擴展名、文件屬性、修改時間、起始簇號（簇是文件系統中的最小讀寫單位，一般為32字節），如表2所列。

由于文件是以簇鏈的形式存在，所以可以根據起始簇號設計程序來讀取磁盤中該文件的所有簇數據，進而抓取所需花版文件。

結語

CBI協議和BULKONLY協議是當今USB大容量存儲設備使用最多的傳輸方式。兩種方式各有特點，本文只詳細講解了CBI傳輸應用到USB軟驅上的實現方法和原理。這方面內容屬于USB協議中很重要的子協議，可應用到USB通信設計中。開發人員可以借鑒CBI傳輸模式的諸多優點實施高質量高速率的數據傳輸。

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