基于CH371的實(shí)用USB接口設計

摘要：給出一種基于CH371實(shí)用USB接口的硬件設計與軟件實(shí)現。該USB接口具有硬件接口簡(jiǎn)單、軟件編制容易、勿需了解任何USB協(xié)議或固件程序甚至驅動(dòng)程序等特點(diǎn)，是一種非常適用于工程應用的USB接口。

通用串行總線(xiàn)USB（Universal Serial Bus）是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Nerthern Telecom七家世界著(zhù)名的計算機和通信公司共同推出的新一代總線(xiàn)接口標準。作為一種PC機與外設之間的高速通信接口，USB具有連接靈活、可熱插拔、一種接口適合多種設備、速度高（USB1.1協(xié)議支持12Mb/s,USB2.0協(xié)議支持480Mb/s）、自動(dòng)配置、無(wú)需定位及運行安裝程序、可為外設提供電源、低功耗、低成本、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，因而在數碼相機、便攜式儀器、便攜式存儲設備等產(chǎn)品中廣泛應用。

但是，USB接口的開(kāi)發(fā)一般要求設計人員對USB的標準、Firmware(固件)編程及驅動(dòng)程序的編寫(xiě)等有較深入的理解，因此限制了一般的硬件工程師對USB接口產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)使用。我們在便攜式無(wú)線(xiàn)抄表系統中使用的USB接口芯片CH371，使用簡(jiǎn)單、性能卓越，價(jià)格低廉，只要熟悉單片機編程及簡(jiǎn)單的VB或VC應用程序編程，一般的硬件工程師在極短的周期內就能很容易地開(kāi)發(fā)出相應的USB產(chǎn)品。 對于計算機應用層的程序，在計算機上裝載WINCHIPHEAD提供的CH371的通用驅動(dòng)程序后，不必再考慮USB通信協(xié)議、固件程序、驅動(dòng)程序、自動(dòng)配置過(guò)程和底層數據傳輸過(guò)程。只需要根據提供的動(dòng)態(tài)連接庫的接口函數，用VB或VC編制自己的應用程序即可。

1 USB總線(xiàn)的通用接口芯片CH371簡(jiǎn)介

CH371是一個(gè)USB總線(xiàn)的通用接口芯片，如圖1所示。在本地端，CH371具有8位數據總線(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機、DSP等控制器的系統總線(xiàn)上。在計算機系統中，CH371的配套軟件提供了簡(jiǎn)潔易用的操作接口，與本地端的單片機通信就如讀寫(xiě)硬盤(pán)中的文件。CH371屏蔽了USB通信中的所有協(xié)議，在計算機應用層與本地端控制器之間提供端對端的連接。使用CH371，不需要了解任何USB協(xié)議或者固件程序，甚至驅動(dòng)程序，就可以輕松地將并口、串口的產(chǎn)品升級到USB接口。它具有以下特點(diǎn)：

*屏蔽USB協(xié)議，在計算機應用層與本地端之間提供端對端的連接。

*兩種通信模式：?jiǎn)蜗驍祿髂Ｊ?、請求加應答模式，支持偽中斷?/p>

*自動(dòng)完成USB配置過(guò)程，完全不需要本地端控制器作任何處理。

*標準的USB V1.1接口，即插即用，D+引腳內置上拉電阻。

*內置4個(gè)端點(diǎn)，支持USB的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸。

*通用Windows驅動(dòng)程序，提供設備級接口和應用層接口。

圖2

*通用的本地8位數據總線(xiàn)，4線(xiàn)控制，即讀選通、寫(xiě)選通、寫(xiě)選輸入、中斷輸出。

*占用16個(gè)地址，可選直接地址方式或者復用地址方式。

*內置輸入輸出緩沖區，以中斷方式通知本地端控制器傳輸數據。

*內置硬件實(shí)現的I2C主接口，應用層可以直接讀寫(xiě)外掛的I2C從設備。

*在主控方式下可以提供16根輸入信號線(xiàn)或者12根獨立控制的輸出信號線(xiàn)。

*內置上電復位，提供高電平有效復位輸出和低電平有效復位輸出。

*內置可選的看門(mén)狗電路Watch-Dog，為本地端控制器提供監控。