U盘的设计_原创精品文档.pdfVIP

中北大学

U盘设计报告

学院：

专业：

班级：

姓名：

一、u盘概况

U盘，又称优盘，中文全称“USB(通用串行总线)接口的闪存盘”，英文名“USB

flashdisk”。U盘是基于USB接口、以闪存芯片为存储介质的无需驱动器的新

一代存储设备。U盘的出现是移动存储技术领域的一大突破，其体积小巧，特别

适合随身携带，可以随时随地、轻松交换资料数据，是理想的移动办公及数据存

储交换产品。

U盘使用标准的USB接口，能够在各种主流操作系统及硬件平台之间作大容

量数据存储及交换。U盘的可擦写次数是U盘的正常寿命，一般采用MLC颗粒的

U盘可擦写1万次以上，而采用SLC颗粒的U盘使用寿命更是长达10万次。USB

（通用串行总线）用于将USB接口的外围设备（device）连接到主机（host），

实现二者之间数据传输的外部总线结构，是一种快速、灵活的总线接口，USB的

传输类型有控制（control）、批量（bulk）、中断（interrupt）和同步（synchronous）

传输4种，它最大的特点是易于使用，即插即用，主要是用在中速和低速的外设。

U盘的结构比较简单，主要是由USB插头、主控芯片、稳压IC(LDO)、晶振、

闪存(FLASH)、PCB板、帖片电阻、电容、发光二极管(LED)等组成。

U盘的结构基本上由五部分组成：USB端口、主控芯片、FLASH（闪存）芯片、

PCB底板、外壳封装。

U盘的基本工作原理也比较简单：USB端口负责连接电脑，是数据输入或输

出的通道；主控芯片负责各部件的协调管理和下达各项动作指令，并使计算机将

U盘识别为“可移动磁盘”，是U盘的“大脑”；FLASH芯片与电脑中内存条的原

理基本相同，是保存数据的实体，其特点是断电后数据不会丢失，能长期保存；

PCB底板是负责提供相应处理数据平台，且将各部件连接在一起。

二、u盘的设计

所设计u盘采用AU9380主控芯片，采用K9F5608U0A闪存。K9F5608U0A是

三星公司生产的K9XXXXXU0A系列闪存中的一种,32MB容量,读写速度快,数据保

存时间长以及高达10万次的擦除写入寿命等优点。该芯片具有一个八位的I/O

端口。在为低电平时,把置低,地址、命令和数据都可通过该端口写入。数据在的

上升沿被锁存,CLE和ALE分别用来控制对命令和地址的锁存。同时K9F5608U0A

具有较强的纠错功能,能够最大限度地保护用户数据。设计电路如下图所示：

FB：铁氧体磁珠(FerriteBead)是目前应用发展很快的一种抗干扰组件，多用于滤除高频噪声。

三、工作原理

当Ｕ盘连接到电脑主机的USB接口中，电脑USB接口的5V电压通过

U盘的USB接口的供电针脚为U盘供电电路提供供电，产生VCC电压。

接着USB接口电路中的USB插座的数据输入针脚为高电平，而数据输出引

脚为低电平:当电脑主板的USB模块检测到数据线上的一高一低电平信号

后，就认为USB设备连接好，向USB设备发出准备好信号。接着U盘的

主控芯片调取存储器中的基本信息及文件信息，通过USB接口发送给电脑

主机的USB总线，电脑主机接收数据后，就会提示发现新硬件，并开始安

装U盘的驱动程序。驱动程序安装完成之后，接着用户就看见U盘存储器

中的文件了。

当用户向U盘中存储数据文件时，主控芯片首先检测其写保护端口的

电平信号。若写保护端口为高电平信号，则主控芯片接着向闪存芯片发送一

个读写信号，接着闪存将数据存入其中。若写保护端口为低电平信号，则主

控芯片向闪存芯片发送一个写保护信号，闪存将拒绝数据的存储。U盘在与

主机交互时遵循一定的通信协议。

上面所说的U盘是通过描述符实现的，USB描述符主要包括：设备描

述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符等。当U盘插入主机时，主

机首先就会要求对方把它的设备描述符传回来，这些设备描述符中就包含了

设备类型及制造商信息。又如传输所采用的协议是由接口描述符确定，而传

输的方式则包含在端点描述符中。

USB设备分很多类:显示类,通信设备类,音频设备类,人机接口类,海量存

储类。特定类的设备