USB总线接口芯片CH371及其应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:CH371是一种新型USB通用总线接口芯片。利用该芯片可在不了解任何USB协议或固件程序甚至驱动程序的情况下,轻松地将并口或串口产品升级到USB接口。文中介绍了该接口芯片的主要特点和引脚功能,给出了CH371与其它总线进行接口的几种应用电路,同时给出了CH371与MCS-51单片机的接口程序。 关键词:USB 总线接口芯片 CH371 单片机 1 引言 CH371是一种USB总线通用接口芯片。该芯片具有8位数据总线以及读、写、片选控制线和中断输出,可以方便地挂接到单片机、DSP、MCU等控制器的系统总线上;在计算机系统中,通过CH371的配套软件可提供简洁易用的操作接口,从而使其与本地端的单片机通讯就如同读写硬盘中的文件一样简单。由于CH371屏蔽了USB通讯中的所有协议,因而可在计算机应用层与本地端控制器之间提供端对端的连接。在不需要了解任何USB协议或者固件程序甚于驱动程序的情况下,就可轻松地将并口、串口产品升级到USB接口。 CH371的主要特点如下: ●屏蔽了USB协议,可在计算机应用层与本地端之间实现端对端的连接。 ●具有单向数据流和请求加应答两种通讯模式,并支持伪中断。 ●可自动完成USB配置过程,完全不需要本地端控制器作任何处理。 ●采用标准的USB1.1接口,即插即用,D+引脚内置上接电阻。 ●内置4个端点,支持USB的控制传输、批量传输、中断传输。 ●带有通用Windows驱动程序,可提供设备级接口和应用层接口。 ●具有通用本地8位数据总线,可用4线控制读选通、写选通、片选输入和中断输出。 ●占用16个地址,可选择直接地址方式或者复用地址方式。 ●内置输入输出缓冲区,能以中断方式通知本地端控制器传输数据。 ●内置I2C主接口,因而应用层可以直接读写外挂的I2C从设备。 ●在主控方式下可以提供16根据输入信号线或12根独立控制的输出信号线。 ●内置上电复位电路,可提供高电平有效复位输出和低电平有效复位输出。 ●内含可选的看门狗电路Watch-Dog,能为本地端控制器提供监控。 ●具有DIP28、SOP28、DIP24、CHIP等多种封装形式。 2 引脚功能 CH371的引脚排列如图1所示,表1所列是其引脚功能。 表1 CH371的引脚功能 28脚封装 的引脚号 24脚封装 的引脚号 引脚名称 类 型 引 脚 说 明 28 24 VCC 电源 电源正端 12 9 GND 电源 接地 14 11 XI 输入 晶体振荡输入端,带偏置电阻 13 10 XO 输出 晶体振荡反相输出端 10 7 D+ 双向 USB D+数据线,内置上拉电阻可控 11 8 D- 双向 USB D-数据线 9 6 OFF 输入 用于关闭D+上位电阻,高有效,带下拉 2215 1912 D7D0 双向 8位双向数据总线,带上拉,可直接输入和独立控制输出 4 4 RD 输入 读选通输入,低有效,带上拉,同时用于看门狗的清除输入 3 3 WR 输入 写选通输入,低有效,带上拉 27 23 CS 输入 片选输入,低有效,带下拉 2 2 ALE 输入 地址锁存使能,高有效,带上拉,在下降沿可锁存数据总线的复用地址 1 1 INT 输出 中断输出,传输成功,低有效 58 5部分支持 A3A0 双向 4位地址输入线,带上拉,可直接输入和独立控制输出 24 21 SCL 输出 I2C接口时钟线 23 20 SDA 双向 I2C接口数据线,开漏输出,带上拉 25 22 RST 输出 上电复位和看门狗复位,高有效 26 不支持 RST 输出 上电复位和看门狗复位,低有效 3 应用 3.1 与USB总线的连接 图2是CH371与USB总线的接口连接电路,CH371芯片可以直接使用USB总线的5V电源。电容C3和C4用于电源退耦;将电阻R1和R2串接在CH371与USB总线之间可进行阻抗匹配;晶振X1、电容C1和C2用于CH371芯片的时钟振荡电路。CH371芯片的SCL和SDA信号线可以直接连接I2C接口的从设备,如连接24COX器件以用来存储系统断电后不能丢失的重要数据,也可以存储身份识别数据、记费数据等,由于24COX中的数据只有计算机应用层才能够存取。 3.2 与单片机的接口电路 CH371芯片具有通用的被动并行接口,可以直接连接多种单片机、DSP和MCU。图3所示是CH371与MCS-51系列单片机的接口电路,CH371可通过D7~D0、RD、WR、CS、ALE直接挂接到AT89C51的系统总线上。连接ALE而不连接A3~A0则采用复用地址方式,连接A3~A0而不连接ALE则采用直接地址方式。当采用复用地址方式时,CH371的A3~A0脚空闲,此时可以参考主控方式将A3~A0用于LED驱动或状态输入等;当采用直接地址方式时,应该将CH371芯片的ALE引脚悬空或者接高电平,然后通过A3~A0直接输入地址。该电路中,CH371可向AT89C51提供上电复位信号RST。CH371的中断输出INT连接到U2的外部中断INTO,反相器U5用于简单的地址译码,SRAM器件62256的地址为8000H-FFFFH,CH371的地址为0000H-7FFFH(实际只需要16个地址)。 3.3 主控方式应用 图4是CH371在主控方式下的应用电路。该电路实际是基于CH371的主控方式设计的8通道数据采集器。可以看出:包括CH371在内,该电路只用到了三个集成电路,并且不需要任何单片机、DSP、MCU等控制器。CH371芯片的双向引脚A3~A0应该设置为输出,其中A3用于以低电平启动模数转换,A2~A0用于选择采集通道,双向引脚D7~D0应该设置为输入,用于输入采集到的结果,CS、ALE用于输入采集状态。实际电路应该采用精确的参考电压,并添加辅助电路(如电源退耦电容等)。另外,也可以用自带多通道选择器的模数转换芯片来代替U6和U7,如8通道AD芯片MAX158等。 3.4 与单片机的接口程序 下面是U2(MCS-51单片机)与U1(CH371)的接口参考程序: ;* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ;需要主程序定义的参数 ;CH371_PAGE EQU 00H;CH371所在的页面地址,地址译码后自动片选 ;CH371_SYSTEM EQU 02H;CH371系统功能设定寄存器的地址偏移 ;CH371_CONFIG EQU 02H;CH371设备配置信息寄存器的地址偏移 ;CH371_INT_SET EQU 06H;CH371中断数据设定寄存器的地址偏移 ;CH371_STATUS EQU 06H;CH371传输状态信息寄存器的地址偏移 ;CH371_LENGTH EQU 07H;CH371数据长度寄存器的地址偏移 ;CH371_BUFFER EQU 08H;CH371O数据缓冲区的起始地址偏移 ;SAVE_STATUS DATA 29H;保存传输状态信息,根据需要可选 ;SAVE_LENGTH DATA 2AH;当前数据缓冲区中的长度,用于保存下传长度 ;SAVE_BUFFER DATA 30H;数据缓冲区,用于保存接收到的下传数据 ;* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ;初始化子程序 ;USE:ACC,DPTR CH371_INIT:MOV DPH,#CH371_PAGE ;CH371所在的页面地址,地址译码后自动片选MOV DPL,#CH371_LENGTH;CH371数据长度寄存器的地址偏移 图3 MOV A,#OFH MOVX @DPTR,A;置上传数据长度寄存器为15,暂时没有数据上传 CLR A;尚未有数据下传 MOV SAVE_LENGTH,A;保存下传数据长度 SETB ITO;置外部信号为下降沿触发 CLR IEO;清中断标志 SETB PXO;置高优先级 SETB EXO;允许中断 RET ;上传数据子程序 ;ENTRY:RO指向存放了准备上传数据的缓冲区,R7准备上传的数据长度0至8 ;USE:ACC,B,R0,R7,DPTR CH371_UPLOAD:MOV B,R7;将数据长度暂存到B中 MOV DPH,#CH371_PAGE;CH371所在的页面地址,地址译码后自动片选 MOV DPL,#CH371_BUFFER;CH371数据缓冲区的起始地址偏移 MOV A,R7;上传数据长度 JZ CH371_UPLOAD_O;数据长度为0则不必写入 CH371_UPLOAD_1:MOV A,@RO;读取一字节的数据 INC RO;指向下一个数据的地址 MOVX @DPTR,A;写到CH371的上传数据缓冲区 INC DPL DJNZ R7,CH371_UPLOAD-1;继续读取上传数据直至结束 CH371_UPLOAD_0:MOV DPL,#CH371_LENGTH;CH371数据长度寄存器的地址偏移 MOV A,B MOVX @DPTR,A;将本次数据的长度置入上传数据长度寄存器 RET ;中断服务子程序 ;USE:堆栈6字节,工作寄存器组1的RO,R7 CH371_INTER:PUSH PSW;现场保护 CLR IEO;清中断标志,防止重复执行,对应于INTO中断 PUSH ACC PUSH DPL PUSH DPH SETB RSO;PSW.3,切换至工作寄存器组1 MOV DPH,#CH371_PAGE;CH371所在的页面地址,地址译码后自动片选 MOV DPL,#CH371_STATUS;CH371传输状态信息寄存器的地址偏移 MOVX A,@DPTR;读取传输状态信息寄存器 MOV SAVE-STATUS,A;保存传输状态 MOV DPL,#CH371_LENGTH;CH371数据长度寄存器的地址偏移 JB ACC.0,CH371_INT_UP;传输状态信息寄存器位0为1,则指示上传完成 ;是数据下传完成中断 MOVX A,@DPTR;读取下传数据长度寄存器 MOV SAVE_LENGTH,A;保持下传数据长度 JZ CH371_INT_RET ;下传数据长度为0,则直接退出中断 MOV DPL,#CH371_BUFFER;CH371数据缓冲区的起始地址偏移 MOV RO,#SAVE-BUFFER;单片机内部的数据缓冲区,用于存放下传数据 MOV R7,A ;用于读取数据的计数 CH371_INT_DOWN:MOVX A,@DPTR;读取一字节的下传数据 INC DPL ;指向下一个数据的地址 MOV @RO,A;保存到数据缓冲区 INC RO DJNZ R7,CH371_INT_DOWN;继续读取下传数据直至结束 SJMP CH371_INT_RET ;接收完下传数据,退出中断 ;是数据上传完成中断 CH371_INT_UP:MOV A,#0FH;15 MOVX @DPTR,A ;置上传数据长度寄存器为15,暂时没有后续数据 CH371_INT_RET: ;中断返回 POP DPH POP DPL POP ACC POP PSW ;恢复寄存器并选择工作寄存器组0 RETI ;中断返回 ; ;* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4 结束语 CH371芯片具有通用的被动并行接口,可以直接连接多种单片机、DSP、MCU等。可以预见,CH371将在USB产品设计中大显身手。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/others/200703/10052.html
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