U盘量产详解及u盘原理_u盘量产原理与过程

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物理与电子信息学院学年论文

U盘一种常见故障的有效解决办法

（学号：20091101400）

（物理与电子信息学院 09级电子信息科学与技术班,内蒙古 呼和浩特 010022）

指导教师:高焕生

摘要:本文讨论的是U盘的一种常见故障——PC机无法识别U盘的处理方法，并对U盘的发展历史、U盘的基本结构及各部分的基本功能、U盘的工作原理、U盘量产、U盘量产工具进行了简单介绍。以主控为芯邦CBM2091的U盘为例，着重介绍了U盘的量产方法和过程，详细解释了U盘量产工具的基本使用方法，并对PC机无法识别U盘的U盘故障给出了有效的解决办法。

关键词: U盘；量产；量产工具；主控 中图分类号： TN319 文献标识码: B U盘的发展过程

U盘全称是USB闪存盘，英文名USB FLASH DISK。第一款闪存盘出现在2000年左右，到现在12年的时间里得到了巨大的发展，已经是数字化现代社会不可缺少的工具。2000年左右只有朗科科技在内的五家企业有自己的闪存盘品牌，他们分别是以色列的M-SYSTEM、新加坡的TRACK、鲁文易盘、韩国的FLASHDRIVER和朗科优盘。但第一代闪盘必须在PC机系统上安装驱动程序才可以使用，它的移动存储功能受到一定的限制，并且价格相当昂贵，并不适合普通人群使用。

第二代闪存盘实现了在除Windows98和Windows SE操作系统外，均可无需驱动程序便能使用，实现了“即插即用”的功能，让用户真正的体会到了移动存储。随着电子技术的高速发展，特别是集成技术的发展和闪存技术的发展，使得U盘的体积不断地减小，储存容量不断增大，传输速度不断加快，价格不断便宜。到现在8G的U盘已降到100元人民币以下，随着USB3.0技术的兴起，相应的USB3.0插口U盘也将面世，它的传输速度还将大幅提高。

朗科公司推出的以优盘为商标的闪存盘（Only Disk）是世界上首创基于USB接口，1

U盘一种常见故障的有效解决办法

采用闪存（Flash Memory）介质的新一代存储产品，并获得了U盘的基础性发明专利，这是到目前为止中国在计算机存储领域的唯一一项被国际认可的专利。2 U盘的优点和不足

体积小巧，“即插即用”是U盘最显著的特点。由于U盘使用了闪存技术，使得U盘在进行数据交换时不像移动硬盘那样通过磁臂的机械运动实现寻道，这样就避免了机械运动，使得它的运行非常稳定，从而提高了它的抗震性能。但是因为受NAND闪存技术上的限制，它的读写速度目前还无法达到标准所支持的最高传输速度480MB/S。目前最快的闪存盘使用双通道控制器，但与目前的硬盘传输速度，或是USB2.0能提供的最大传输速度相比仍然有差距，不过我们有理由相信随着电子技术的发展，U盘的传输速度会不断提高。U盘的结构和工作原理 3.1 U盘的结构

U盘的结构比较简单，主要由六部分组成：

(1)主控芯片：U盘的“大脑”控制着U盘的数据交换、检测Flash中的剩余空间和自动屏蔽Flash中的坏块，是U盘与计算机接口通讯的控制者。我们一般说的“U盘方案”就是指主控芯片的型号，量产工具也是与主控芯片相对应的，主控芯片其实质就是一个单片机。常见的主控有：朗科Netac、群联Phison、慧荣SMI、芯邦Chipsbank。(2)闪存：专业名为“NAND FLASH”，闪存是U盘的数据存储器，是U盘最重要的组成部分，它制约这U盘的容量，数据交换速度，是目前制约U盘发展的最大瓶颈，占U盘总成本的90﹪左右，一个U盘的质量主要决定于闪存。目前生产闪存的只有韩国三星、现代，美国镁光、INTEL，日本东芝等少数几个厂家，就质量来说，韩国三星比较受欢迎。(3)晶振：为U盘电路提供12MHZ的时钟信号，我们在数字电路和接口技术已经学过，时钟信号在串行通信和数据存储中的重要作用。(4)USB插头：负责连接PC机，是数据输入输出的通道。(5)PCB底板：负责将各种元件和电路有机组合成一个稳定系统。(6)外壳：外壳主要美观和起保护的作用。

3.2 U盘的工作原理：

U盘接口是USB插头，那么它的通信协议必然遵循USB通信协议。USB中文全称是通用串行总线（Universal Serial Bus）是一种快速灵活的接口。USB接口识别外设是

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通过描述符实现的，USB描述符主要包括：(1)设备描述符:描述设备的类型及制造商信息。(2)接口描述符:描述传输时采用的通信协议。(3)端点描述符:描述传输方式。

U盘属于海量存储设备中的通用海量存储子类，是基于块或扇区存储的设备，USB组织定义了海量存储设备类的规范，规定了USB总线上数据的传输方法与存储介质的操作命令，U盘的接口采用SCSI-2的直接存取设备协议。

当U盘插入时会引起USB总线的数据信号线的电平发生变化，在平时计算机通道会经常扫描USB数据信号线，当USB数据信号线电平发生变化，那么主机就知道有USB设备与USB接口连接。此时USB设备的地址被认为是0，即没有给它分配地址。这时主机发出信号要求USB设备将它的基本信息传给主机，如连接的具体是什么设备、使用的是什么通信协议等基本信息，即要求外设把描述符传给主机，这些描述符是由U盘主控芯片传给主机的。当主机得到这些描述符后即完成了设备的配置，识别出USB设备是一个支持Bulk-Only传输协议的海量存储设备，这是就可以进行Bulk-Only传输。4 U盘量产的应用 4.1 U盘量产的概念：

U盘量产（USB DISK PRODUCTION）从字面意思上看就是U盘的生产，其实U盘量 产是为了让PC机可以正确地识别U盘，利用U盘主控芯片厂商提供的U盘量产工具向U盘主控中写入生产厂商信息、存储芯片型号、格式化等信息，由于不同的主控芯片使用的算法不同，所以即使是同一个生产厂商生产的不同主控芯片所对应的量产工具（USB DISK PRODUCTION Tool）也是不同。U盘量产工具可以完成以下功能：

(1)修复功能：主控芯片通过相应的量产工具可以将闪存中的坏块屏蔽掉，防止数据写入坏块。并可以通过软件的方法尽可能的恢复坏块。(2)分区功能：可以把一个U盘分成数个移动盘。(3)加密功能：可以把U盘加密。

(4)启动功能：可以把U盘制作成各种启动盘。4.2 U盘量产工具的应用

U盘方便了我们的生活，但是由于频繁的使用和不恰当的使用方法，经常会损坏U盘，一种最常见的问题就是U盘连上电脑后如同连上一个读卡器一样，如图4-2-1常见

U盘一种常见故障的有效解决办法

图4-2-1 常见U盘故障示意图

U盘故障示意图，这时一般的人认为这个U盘已经报废了，于是就丢掉或低价卖给回收 旧U盘的人，如果懂一点U盘量产的知识，那么这个问题就可以迎刃而解。我们以主控芯片是芯邦CBM2091的1G U盘为例，浅谈U盘量产的方法：

图4-2-2 Chip Easy芯片无忧V1.4.6检测结果

(一)利用软件检测U盘的主控芯片类型，下载相应的U盘量产工具：

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我用的是Chip Easy芯片无忧V1.4.6，如图4-2-1 Chip Easy芯片无忧V1.4.6检测结果。注意，如果可能的话打开U盘外壳，看一下软件检测的是否正确。当我们知道了U盘的主控芯片和生产厂商后，我们可以进入生产商的网站下载对应的量产工具。我下载一个对应的量产工具UMP TOOL2090。(二)打开相应的量产工具：设置参数：

打开相应的量产工具我们可以看到如图4-2-3所示的操作界面。

图4-2-3 UMP TOOL2090操作界面

在这个界面我们可以查看闪存（Flash）的状态如：Flash类型、Flash总容量和扫描方式。还可以查看闪盘状态，包括：主控型号、厂商信息、闪盘类型等，同时我们还可以查看量产记录等信息，我们可以通过密码选项给“闪盘设置”通道加密，用来防止其他人通过此量产工具对U盘进行量产。

我们单击闪盘设置将出现图4-2-4所示的闪盘参数设定界面。在这个界面我们可以看到很多参数设定，下面我们一一说明他们的含义，对于其他量产工具都大同小异。(1)Flash设置：Flash类型、Flash数量、通道数，这是Flash的固有属性，是不能被修改的，若被修改后就会导致主机错误地识别U盘，而使U盘不能正常的进行访问和数据交换。

扫描方式这一项是使用U盘量产工具对U盘修复的关键，下面详细介绍：

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4-2-4闪盘参数设定界面

 高级扫描：即高级格式化，它不对U盘的控制数据进行改写只是将U盘里的普通用户数据清除，对盘面的表面磁化面没有影响，但不能对Flash的坏块进行屏蔽和修复。

 低级扫描：即低级格式化，就是我们常说的“低格”，低级扫描可以检测Flash的坏块，把Flash表面磁性介质轻轻挂掉一层，并对U盘的分区表、坏块表等控制数据进行改写。低级格式化对U盘的寿命产生很大的影响，除非在万不得已的情况下使用，一般不对U盘进行低格。再选择低级扫描时我们有多种级别可供选择，不同的级别对应着不同的工作方式。

 ECC位数:是英文“Error Checking And Correcting”的简称，代表的是主控的容错和纠错能力，若ECC选择0，就是说在扫描过程中不允许有一个错误存在，若ECC选择1，就是说在扫描过程中允许有一个错误存在。在向闪存中写入数据时，写到错误处的概率很小，在不是特别严格的情况下，是可以接受的，但当ECC开放到2或以上时，闪存的错误信息过多，影响正常的使用，这是我们不能接受的。

(2)序列号设置：这一项我们一般不修改，一般U盘厂家是拿这个序列号来鉴定此U盘是不是本公司的，如果我们修改它，就失去了厂商对U盘的服务。

(3)二次开发一项是在设置加密盘时使用的，在这里可以设置私密区、隐藏区的大小以 6

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及访问这些区时所需要的密码。

(4)分区设置：可以把U盘分区，并设置每个分区的大小。

(5)闪盘设置：我们可以把U盘设置成包括具有加密、启动等功能的特殊U盘。(6)厂商设置：首先我们应该知道VID和PID的含义，VID是Vendor ID,PID是Product ID,如果把这些数据改写，那么U盘就成杂牌的了。

(7)2090E/2091设置：优化模式提够了以容量为主要考虑因素和以速度为主要考虑因素的两种量产方法。

(8)LED设置：LED是设置U盘上LED灯的工作方式。在这个选项里，我们可以设置U盘在交换数据时LED灯的闪烁频率、无数据交换时LED灯的状态，还可以设置量产失败后LED灯的闪烁频率等，当然对现在有些没有设置LED灯的U盘是没有这一项的。(三)我们设置好相关数据后，为了以后再使用此设置，可以将设置另存在自己指定位置。单击确定，界面回到图4-2-3所示的UMP TOOL2090操作界面。单击全部开始，U盘开始量化，如图4-2-5。

图4-2-5 U盘量产过程

(四)图4-2-5的滚动条代表当前量产工具扫描U盘的进度，当量产工具扫描完U盘，并对U盘里的坏块进行最大限度的修复后将不能修复的坏块屏蔽起来，防止在坏块处写入数据，并将坏块数统计反馈给用户。当出现图4-2-6的界面时，说明U盘量产成功。我们可以在这个界面上看到U盘的容量和坏块数。这时可以将U盘从PC上拔除，再重

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4-2-6 U盘量产完成新将U盘连到PC机上，发现U盘可以正常工作了，如图4-2-7。

图4-2-7 U盘量产后可正常使用

以上我们已经把U盘量产的具体过程进行了详细的说明。5 总结

U盘量产还有很多功能，其中本文介绍的修复功能是一种比较实用的U盘修复方法，8

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掌握这种方法后一般的U盘问题都可以解决，像下述的这种无法格式化的问题也可以解决。当U盘连上PC机，有如图5-1的提示。

图5-1 提示格式化

但当单击“格式化磁盘”后，出现如图5-2所示现象，无法完成格式化，U盘也不能正常使用。

图5-2 Windows 无法格式化

当我们使用本文所介绍方法，这种问题就可以解决。U盘量产我的理解是向U盘主控芯片和Flash中写入U盘的基本信息，使PC机可以正确的识别U盘，并按照规定的通信协议传输数据。U盘量产的高级功能是做成各种形式的启动盘，这种启动盘由于使用量产工具，使得其在病毒防范、设备管理上的优势是其他启动盘无法比拟的。

现在社会的科技飞速发展，电子产品更新换代的周期不断缩短，作为电子类专业的学生，我们更应该认识到这一点，课本上的知识远远无法满足日益进步的现代科技，我们应该不断拓宽自己的视野，以课本上的知识为基础，不断学习新的知识，与时俱进。

参考文献：

［1］著者：刘乐善 欧阳兴明 刘学清．书名：微型计算机接口技术及应用．出版地：武昌喻家山 出版社：华中科技大学出版社，出版年：2011年2月，起止页码：207-404页．

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［2］著者：汤子瀛 哲凤屏 汤晓丹．书名：计算机操作系统 ［Ｍ］．出版地：西安市太白南路2号出版社：西安电子科技大学出版社，出版年：2006年8月，起止页码：336-358页．