詳解USB接口芯片原理及應(yīng)用

　　在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/DSP/MCU等控制器的系統(tǒng)總線上。在USB主機方式下，CH375還提供了串行通信方式，通過串行輸入、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(shè)備，外部單片機/DSP/MCU可以通過CH375按照相應(yīng)的USB協(xié)議與USB設(shè)備通信。

　　CH375芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　CH375芯片內(nèi)部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、被動并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸?shù)膮f(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。

▲ 圖1 CH375芯片引腳排列

　　2 內(nèi)部物理端點

　　CH375芯片內(nèi)部具有7個物理端點。端點0是默認(rèn)端點，支持上傳和下傳，上傳和下傳緩沖區(qū)各是8B；端點1包括上傳端點和下傳端點，上傳和下傳緩沖區(qū)各是8B，上傳端點的端點號是81H，下傳端點的端點號是01H；端點2包括上傳端點和下傳端點，上傳和下傳緩沖區(qū)各是64B，上傳端點的端點號是82H，下傳端點的端點號是02H。

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

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

　　軟件接口

　　對于USB存儲設(shè)備的應(yīng)用，CH375直接提供了數(shù)據(jù)塊的讀寫接口，以512b的物理扇區(qū)為基本讀寫單位，從而將USB存儲設(shè)備簡化為一種外部數(shù)據(jù)存儲器，單片機可以自由讀寫USB存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)，也可以自由定義其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

　　CH375以C語言子程序庫提供了USB存儲設(shè)備的文件級接口，這些應(yīng)用層接口API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(tǒng)，磁盤容量可達(dá)100GB以上，支持多級子目錄，支持8.3格式的大寫字母文件名，支持文件打開、新建、刪除、讀寫以及搜索等。

　　CH375的文件級接口API子程序需要大約600b的隨機存儲器RAM 作為緩沖區(qū)。所有API在調(diào)用后都有操作狀態(tài)返回，但不一定有應(yīng)答數(shù)據(jù)。有關(guān)API參數(shù)的說明請參考CH375數(shù)據(jù)手冊。

CH375在單片機讀寫U盤中的電路原理圖

　　圖2給出了MCS-51單片機讀寫U盤的電路原理圖，如果CH375芯片的TXD引腳懸空或者沒有通過下接電阻接地，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個信號線，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(fù)位期間只能提供微弱的高電平輸出電流，在進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的連接時，為了避免INT#或者TXD在CH375復(fù)位期間受到干擾而導(dǎo)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(wěn)定的高電平。在CH375芯片復(fù)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。