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USB總線接口芯片CH371及其應(yīng)用
摘要：CH371是一種新型USB通用總線接口芯片。利用該芯片可在不了解任何USB協(xié)議或固件程序甚至驅(qū)動程序的情況下，輕松地將并口或串口產(chǎn)品升級到USB接口。文中介紹了該接口芯片的主要特點(diǎn)和引腳功能，給出了CH371與其它總線進(jìn)行接口的幾種應(yīng)用電路，同時給出了CH371與MCS-51單片機(jī)的接口程序。1 引言
CH371是一種USB總線通用接口芯片。該芯片具有8位數(shù)據(jù)總線以及讀、寫、片選控制線和中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)、DSP、MCU等控制器的系統(tǒng)總線上；在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通過CH371的配套軟件可提供簡潔易用的操作接口，從而使其與本地端的單片機(jī)通訊就如同讀寫硬盤中的文件一樣簡單。由于CH371屏蔽了USB通訊中的所有協(xié)議，因而可在計(jì)算機(jī)應(yīng)用層與本地端控制器之間提供端對端的連接。在不需要了解任何USB協(xié)議或者固件程序甚于驅(qū)動程序的情況下，就可輕松地將并口、串口產(chǎn)品升級到USB接口。
CH371的主要特點(diǎn)如下：
●屏蔽了USB協(xié)議，可在計(jì)算機(jī)應(yīng)用層與本地端之間實(shí)現(xiàn)端對端的連接。
●具有單向數(shù)據(jù)流和請求加應(yīng)答兩種通訊模式，并支持偽中斷。
●可自動完成USB配置過程，完全不需要本地端控制器作任何處理。
●采用標(biāo)準(zhǔn)的USB1.1接口，即插即用，D 引腳內(nèi)置上接電阻。
●內(nèi)置4個端點(diǎn)，支持USB的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸。
●帶有通用Windows驅(qū)動程序，可提供設(shè)備級接口和應(yīng)用層接口。
●具有通用本地8位數(shù)據(jù)總線，可用4線控制讀選通、寫選通、片選輸入和中斷輸出。
●占用16個地址，可選擇直接地址方式或者復(fù)用地址方式。
●內(nèi)置輸入輸出緩沖區(qū)，能以中斷方式通知本地端控制器傳輸數(shù)據(jù)。
●內(nèi)置I2C主接口，因而應(yīng)用層可以直接讀寫外掛的I2C從設(shè)備。
●在主控方式下可以提供16根據(jù)輸入信號線或12根獨(dú)立控制的輸出信號線。
●內(nèi)置上電復(fù)位電路，可提供高電平有效復(fù)位輸出和低電平有效復(fù)位輸出。
●內(nèi)含可選的看門狗電路Watch-Dog，能為本地端控制器提供監(jiān)控。
●具有DIP28、SOP28、DIP24、CHIP等多種封裝形式。
2 引腳功能
CH371的引腳排列如圖1所示，表1所列是其引腳功能。
表1 CH371的引腳功能
28腳封裝
的引腳號24腳封裝
的引腳號引腳名稱類 型
引 腳 說 明
2824VCC電源電源正端129GND電源接地1411XI輸入晶體振蕩輸入端，帶偏置電阻1310XO輸出晶體振蕩反相輸出端107D 雙向USB D 數(shù)據(jù)線，內(nèi)置上拉電阻可控118D-雙向USB D-數(shù)據(jù)線96OFF輸入用于關(guān)閉D 上位電阻，高有效，帶下拉22151912D7D0雙向8位雙向數(shù)據(jù)總線，帶上拉，可直接輸入和獨(dú)立控制輸出44RD輸入讀選通輸入，低有效，帶上拉，同時用于看門狗的清除輸入33WR輸入寫選通輸入，低有效，帶上拉2723CS輸入片選輸入，低有效，帶下拉22ALE輸入地址鎖存使能，高有效，帶上拉，在下降沿可鎖存數(shù)據(jù)總線的復(fù)用地址11INT輸出中斷輸出，傳輸成功，低有效585部分支持A3A0雙向4位地址輸入線，帶上拉，可直接輸入和獨(dú)立控制輸出2421SCL輸出I2C接口時鐘線2320SDA雙向I2C接口數(shù)據(jù)線，開漏輸出，帶上拉2522RST輸出上電復(fù)位和看門狗復(fù)位，高有效26不支持RST輸出上電復(fù)位和看門狗復(fù)位，低有效3 應(yīng)用
3.1 與USB總線的連接
圖2是CH371與USB總線的接口連接電路，CH371芯片可以直接使用USB總線的5V電源。電容C3和C4用于電源退耦；將電阻R1和R2串接在CH371與USB總線之間可進(jìn)行阻抗匹配；晶振X1、電容C1和C2用于CH371芯片的時鐘振蕩電路。CH371芯片的SCL和SDA信號線可以直接連接I2C接口的從設(shè)備，如連接24COX器件以用來存儲系統(tǒng)斷電后不能丟失的重要數(shù)據(jù)，也可以存儲身份識別數(shù)據(jù)、記費(fèi)數(shù)據(jù)等，由于24COX中的數(shù)據(jù)只有計(jì)算機(jī)應(yīng)用層才能夠存取。
3.2 與單片機(jī)的接口電路
CH371芯片具有通用的被動并行接口，可以直接連接多種單片機(jī)、DSP和MCU。圖3所示是CH371與MCS-51系列單片機(jī)的接口電路，CH371可通過D7～D0、RD、WR、CS、ALE直接掛接到AT89C51的系統(tǒng)總線上。連接ALE而不連接A3～A0則采用復(fù)用地址方式，連接A3～A0而不連接ALE則采用直接地址方式。當(dāng)采用復(fù)用地址方式時，CH371的A3～A0腳空閑，此時可以參考主控方式將A3～A0用于LED驅(qū)動或狀態(tài)輸入等；當(dāng)采用直接地址方式時，應(yīng)該將CH371芯片的ALE引腳懸空或者接高電平，然后通過A3～A0直接輸入地址。該電路中，CH371可向AT89C51提供上電復(fù)位信號RST。CH3
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