基于ch371的实用usb接口硬件设计

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1、基于CH371的实用USB接口硬件设计浙江邮电职业技术学院徐瑞华现在市场上已经有很多新的接口总线标准，发展迅速而且在业界比较流行的有三种：IEEE1394、蓝牙和USB。其中的通用串行总线USB(UniversalSerialBus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom七家世界著名的计算机和通信公司共同推出的新一代总线接口标准。作为一种PC机与外设之间的高速通信接口，USB具有连接灵活、可热插拔、一种接口适合多种设备、速度高(USB1.1协议支持12Mb/s，

2、USB2.0协议支持480Mb/s)、自动配置、无需定位及运行安装程序、可为外设提供电源、低功耗、低成本、高可靠性等优点。被广泛的应用于各种便携式电子设备。　　但是，USB接口的开发一般要求设计人员对USB的标准、Firmware(固件)编程及驱动程序的编写等有较深入的理解，因此限制了一般的硬件工程师对USB接口产品的开发使用。我们在设计无人值守变电站监测系统中，对现场单片机与上位机进行数据通信时就碰到了这一困难。由于设计时间紧凑，因此，如果要在短时间内全面掌握USB的通信协议和有关运行机制是根本不可能的。USB接口芯片CH371为我

3、们解决了这一难题。CH371使用简单、性能卓越，价格低廉，只要熟悉单片机编程及简单的VB或VC应用程序编程，一般的硬件工程师就能在很短的时间内完成USB产品开发。1．CH371简介CH371是一个USB总线的通用接口芯片。在本地端，CH371具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，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，CH371的配套软件提供了简洁易用的操作接口，与本地端的单片机通讯就如同读写硬盘中的文件。CH371屏蔽了USB通讯中的所有协议，在计算机应用层与本地端控制器之间提供端对端

4、的连接。基于CH371，不需要了解任何USB协议或者固件程序甚至驱动程序就可以轻松地将并口、串口的产品升级到USB接口。归纳起来，其具有以下特点：●屏蔽USB协议，在计算机应用层与本地端之间提供端对端的连接。●两种通讯模式：单向数据流模式、请求加应答模式，支持伪中断。●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。●标准的USBV1.1接口，即插即用，D+引脚内置上拉电阻。●内置4个端点，支持USB的控制传输、批量传输、中断传输。●通用Windows驱动程序，提供设备级接口和应用层接口。●通用的本地8位数据总线，4线控制：

5、读选通、写选通、片选输入、中断输出。●占用16个地址，可选直接地址方式或者复用地址方式。●内置输入输出缓冲区，以中断方式通知本地端控制器传输数据。●内置硬件实现的I2C主接口，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根输入信号线或者12根独立控制的输出信号线。●内置上电复位，提供高电平有效复位输出和低电平有效复位输出。●内置可选的看门狗电路Watch-Dog，为本地端控制器提供监控。●可选多种封装：DIP28、SOP28、DIP24、CHIP。●底层协议说明以及整体方案请索取相关资料（需签署技术保密协议）。2．

6、基于CH371的USB接口设计图1给出了CH371芯片连接USB总线的标准电路，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；电阻R1和R2串接于CH371芯片与USB总线之间，用于阻抗匹配；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。例如，连接24C0X器件，用于存储在系统断电后不能丢失的重要数据，或者存储身份识别数据、记费数据等，CH371的I2C接口与并行接口之间独立，所以24C0X中的数据只有计算机应用层能够存取。图

7、1CH371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。图2给出了常用的MCS-51系列的应用电路，CH371芯片可以通过D7～D0、-RD、-WR、-CS、ALE直接挂接到单片机的系统总线上。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芯片的A3～A0引脚空闲，将A3～A0用于LED驱动、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芯片

8、向单片机提供了上电复位信号RST，中断输出-INT连接到单片机的外部中断INT0，反相器用于简单的地址译码，SRAM器件62256的地址为8000H-FFFFH，CH371芯片的地址为0000H-7FFFH（实际只需要1