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詳解USB接口芯片原理及應用

作者: 時(shí)間:2014-02-10 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
隨著(zhù)計算機技術(shù)的快速發(fā)展,USB移動(dòng)存儲設備的使用已經(jīng)非常普遍,因此在一些需要轉存數據的設備、儀器上使用USB移動(dòng)存儲設備接口的便相繼產(chǎn)生了,就是其中之一,它是一個(gè)USB總線(xiàn)的通用接口,支持HOST主機方式和SLAVE設備方式。

  在本地端,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/MCU等控制器的系統總線(xiàn)上。在USB主機方式下,還提供了串行通信方式,通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機/DSP/MCU等相連接。CH375的USB主機方式支持各種常用的USB全速設備,外部單片機/DSP/MCU可以通過(guò)CH375按照相應的USB協(xié)議與USB設備通信。

  CH375內部結構

  1 內部結構

  CH375芯片內部集成了PLL倍頻器、主從SIE、數據緩沖區、被動(dòng)并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸的協(xié)議處理器、通用的固件程序等。CH375芯片引腳排列如圖1所示。

詳解USB接口芯片原理及應用

▲ 圖1 CH375芯片引腳排列

  2 內部物理端點(diǎn)

  CH375芯片內部具有7個(gè)物理端點(diǎn)。端點(diǎn)0是默認端點(diǎn),支持上傳和下傳,上傳和下傳緩沖區各是8B;端點(diǎn)1包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn),上傳和下傳緩沖區各是8B,上傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是81H,下傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是01H;端點(diǎn)2包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn),上傳和下傳緩沖區各是64B,上傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是82H,下傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是02H。

  主機端點(diǎn)包括輸出端點(diǎn)和輸入端點(diǎn),輸出和輸入緩沖區各是64B,主機端點(diǎn)與端點(diǎn)2合用同一組緩沖區,主機端點(diǎn)的輸出緩沖區就是端點(diǎn)2的上傳緩沖區,主機端點(diǎn)的輸入緩沖區就是端點(diǎn)2的下傳緩沖區。

  其中,CH375的端點(diǎn)0、端點(diǎn)1、端點(diǎn)2只用于USB設備方式,在USB主機方式下只需要用到主機端點(diǎn)。

  軟件接口

  對于USB存儲設備的應用,CH375直接提供了數據塊的讀寫(xiě)接口,以512b的物理扇區為基本讀寫(xiě)單位,從而將USB存儲設備簡(jiǎn)化為一種外部數據存儲器,單片機可以自由讀寫(xiě)USB存儲設備中的數據,也可以自由定義其數據結構。

  CH375以C語(yǔ)言子程序庫提供了USB存儲設備的文件級接口,這些應用層接口A(yíng)PI包含了常用的文件級操作,可以移植并嵌入到各種常用的單片機程序中。

  CH375的U盤(pán)文件級子程序庫具有以下特性:支持常用的FAT12、FAT16 和FAT32 文件系統,磁盤(pán)容量可達100GB以上,支持多級子目錄,支持8.3格式的大寫(xiě)字母文件名,支持文件打開(kāi)、新建、刪除、讀寫(xiě)以及搜索等。

  CH375的文件級接口A(yíng)PI子程序需要大約600b的隨機存儲器RAM 作為緩沖區。所有API在調用后都有操作狀態(tài)返回,但不一定有應答數據。有關(guān)API參數的說(shuō)明請參考CH375數據手冊。

CH375在單片機讀寫(xiě)U盤(pán)中的電路原理圖

  圖2給出了MCS-51單片機讀寫(xiě)U盤(pán)的電路原理圖,如果CH375芯片的TXD引腳懸空或者沒(méi)有通過(guò)下接電阻接地,那么CH375工作于串口方式。在串口方式下,CH375只需要與單片機/DSP/MCU連接3個(gè)信號線(xiàn),TXD引腳、RXD引腳以及INT#引腳,其他引腳都可以懸空。除了連接線(xiàn)較少之外,其他外圍電路與并口方式基本相同。由于INT#引腳和TXD 引腳在CH375復位期間只能提供微弱的高電平輸出電流,在進(jìn)行較遠距離的連接時(shí),為了避免INT#或者TXD在CH375復位期間受到干擾而導致單片機誤操作,可以在INT#引腳或者TXD引腳上加阻值為1~5kΩ的上拉電阻,以維持較穩定的高電平。在CH375芯片復位完成后,INT#引腳和TXD引腳將能夠提供5mA的高電平輸出電流或者5mA的低電平吸入電流。

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