1、物理与电子信息学院学年论文1U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
2、；量产；量产工具；主控 中图分类号： TN319 文献标识码: B1 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 Wi
3、ndows98 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，U 盘一种常见故障的有效解决办法2采用闪存（Flash Memory）介质的新
4、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
5、展，U 盘的传输速度会不断提高。3 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
6、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： 物理与电子信息学院学年论文3U 盘接口是
7、 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
8、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
9、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
10、 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。U 盘一种常见故障的有效解决办法44.2 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
11、 盘量产的方法：物理与电子信息学院学年论文5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：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
12、的操作界面。U 盘一种常见故障的有效解决办法6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，
13、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：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、坏块表等物理与电子信息学院学年论文7控制数据进行改写
14、。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
15、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
16、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。U 盘一种常见故障的有效解决办法8图 4-2-5
17、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。物理与电子信息学院学年论文9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
18、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，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。U 盘一种常见故障的有效解决办法10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
19、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 2著者：汤子瀛 哲凤屏 汤晓丹书名：计算机操作系统 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
