基于CH372芯片的USB通信系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

　由于USB技術(shù)具有易于使用、熱插拔、速度快、功耗低等特點(diǎn)，使得USB通信技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。基于此，本文提出了一種基于CH372芯片的USB通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的USB通訊。

　　1 CH372簡(jiǎn)介

　　USB接口芯片種類(lèi)繁多，基本上可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是內(nèi)帶有CPU通用功能的USB接口芯片，另一類(lèi)是內(nèi)部不帶集成CPU的純粹的USB接口芯片。CH371、CH372、CH375芯片系列就是后者。本研究中，由于USB接口僅用于讀寫(xiě)等數(shù)據(jù)傳送功能，且數(shù)據(jù)處理及信號(hào)轉(zhuǎn)換部分還需單片機(jī)控制，因此選用純粹的USB接口芯片CH372與AT89C52單片機(jī)配合實(shí)現(xiàn)。在單片機(jī)端，CH372具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、片選控制線以及中斷輸出，可以方便掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU等控制器的系統(tǒng)總線上;在計(jì)算機(jī)端，CH372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(jī)通信就如同讀寫(xiě)文件一樣便捷。

　　CH372芯片與普通的通用串口芯片相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1)全速設(shè)備接口，兼容USB2.0，即插即用，外圍元器件只需晶體和電容即可;

　　2)提供一對(duì)主端點(diǎn)和一對(duì)輔助端點(diǎn)，支持控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸;

　　3)具有省事的內(nèi)置固件模式和靈活的外部固件模式，內(nèi)置固件模式下屏蔽了相關(guān)的USB協(xié)議，自動(dòng)完成標(biāo)準(zhǔn)的USB枚舉配置過(guò)程，完全不需要本地端控制器做任何處理，簡(jiǎn)化了單片機(jī)的固件編程;

　　4)通用Windows驅(qū)動(dòng)程序提供設(shè)備接口，通過(guò)DLL提供API應(yīng)用層接口;

　　5)通用的本地8位數(shù)據(jù)總線，4線控制：讀選通、寫(xiě)選通、片選輸入、中斷輸出;

　　6)主端點(diǎn)上傳下傳緩沖區(qū)各64字節(jié)，輔助端點(diǎn)上傳下傳緩沖區(qū)各8字節(jié)。

　　2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　CH372芯片在本地端提供了通用的被動(dòng)并行接口，包括：8位雙向數(shù)據(jù)總線D7～D0、讀選通輸入引腳RD#、寫(xiě)選通輸入引腳WR#、片選輸入引腳CS#、中斷輸出引腳INT#以及地址輸入引腳A0。通過(guò)被動(dòng)并行接口，CH372可以很方便地連接到各種8位單片機(jī)、DSP、MCU芯片上，并且可以與多個(gè)外圍器件共存。基于CH372芯片的信息和參數(shù)。這里給出了CH372芯片單片機(jī)端的USB通訊電路，如圖1所示。同時(shí)，該芯片可通過(guò)普通USB傳輸線實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的互通，圖1中J1即為USB接頭。

　　CH372芯片電路及PCB板設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)有：

　　1)為了降低電磁輻射，減少來(lái)自外界的干擾，PCB板的晶體Y1的金屬外殼接地;

　　2)為了降低對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的干擾，PCB設(shè)計(jì)時(shí)盡量不在晶體及振蕩電容附近走線，尤其是不要走繼電器、電動(dòng)機(jī)等帶有瞬時(shí)沖擊電流的電源線和強(qiáng)信號(hào)線;

　　3)給USB插座單獨(dú)供電，使USB設(shè)備剛插上時(shí)的電容充電過(guò)程不影響單片機(jī)和CH372：

　　4)在USB插座前串接限流電阻或電感;

　　5)PCB板布局要合理，電阻電容對(duì)齊，溫度敏感的器件布置遠(yuǎn)離電源，板子要敷銅。