隨著(zhù)計算機技術(shù)的快速發(fā)展，USB移動(dòng)存儲設備的使用已經(jīng)非常普遍，因此在一些需要轉存數據的設備、儀器上使用USB移動(dòng)存儲設備接口的芯片便相繼產(chǎn)生了，CH375就是其中之一，它是一個(gè)USB總線(xiàn)的通用接口芯片，支持HOST主機方式和SLAVE設備方式。
在本地端，CH375具有8位數據總線(xiàn)和讀、寫(xiě)、片選控制線(xiàn)以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機/DSP/MCU等控制器的系統總線(xiàn)上。在USB主機方式下，CH375還提供了串行通信方式，通過(guò)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全速設備，外部單片機/DSP/MCU可以通過(guò)CH375按照相應的USB協(xié)議與USB設備通信。
CH375芯片內部結構
1 內部結構
CH375芯片內部集成了PLL倍頻器、主從USB接口SIE、數據緩沖區、被動(dòng)并行接口、異步串行接口、命令解釋器、控制傳輸的協(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 內部物理端點(diǎn)
CH375芯片內部具有7個(gè)物理端點(diǎn)。端點(diǎn)0是默認端點(diǎn)，支持上傳和下傳，上傳和下傳緩沖區各是8B;端點(diǎn)1包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)，上傳和下傳緩沖區各是8B，上傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是81H，下傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是01H;端點(diǎn)2包括上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)，上傳和下傳緩沖區各是64B，上傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是82H，下傳端點(diǎn)的端點(diǎn)號是02H。
主機端點(diǎn)包括輸出端點(diǎn)和輸入端點(diǎn)，輸出和輸入緩沖區各是64B，主機端點(diǎn)與端點(diǎn)2合用同一組緩沖區，主機端點(diǎn)的輸出緩沖區就是端點(diǎn)2的上傳緩沖區，主機端點(diǎn)的輸入緩沖區就是端點(diǎn)2的下傳緩沖區。
其中，CH375的端點(diǎn)0、端點(diǎn)1、端點(diǎn)2只用于USB設備方式，在USB主機方式下只需要用到主機端點(diǎn)。
軟件接口
對于USB存儲設備的應用，CH375直接提供了數據塊的讀寫(xiě)接口，以512b的物理扇區為基本讀寫(xiě)單位，從而將USB存儲設備簡(jiǎn)化為一種外部數據存儲器，單片機可以自由讀寫(xiě)USB存儲設備中的數據，也可以自由定義其數據結構。
CH375以C語(yǔ)言子程序庫提供了USB存儲設備的文件級接口，這些應用層接口A(yíng)PI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(pán)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，磁盤(pán)容量可達100GB以上，支持多級子目錄，支持8.3格式的大寫(xiě)字母文件名，支持文件打開(kāi)、新建、刪除、讀寫(xiě)以及搜索等。
CH375的文件級接口A(yíng)PI子程序需要大約600b的隨機存儲器RAM 作為緩沖區。所有API在調用后都有操作狀態(tài)返回，但不一定有應答數據。有關(guān)API參數的說(shuō)明請參考CH375數據手冊。
CH375在單片機讀寫(xiě)U盤(pán)中的電路原理圖
圖2給出了MCS-51單片機讀寫(xiě)U盤(pán)的電路原理圖，如果CH375芯片的TXD引腳懸空或者沒(méi)有通過(guò)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(gè)信號線(xiàn)，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(xiàn)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復位期間只能提供微弱的高電平輸出電流，在進(jìn)行較遠距離的連接時(shí)，為了避免INT#或者TXD在CH375復位期間受到干擾而導致單片機誤操作，可以在INT#引腳或者TXD引腳上加阻值為1～5kΩ的上拉電阻，以維持較穩定的高電平。在CH375芯片復位完成后，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。
圖2 MCS-51單片機讀寫(xiě)U盤(pán)的電路原理圖
單片機讀寫(xiě)U盤(pán)的接口
由于CH375內置了處理Mass-Storage海量存儲設備的專(zhuān)用通信協(xié)議的固件，所以嵌入式系統的單片機可以通過(guò)CH375將U盤(pán)(USB閃存盤(pán)、USB外置硬盤(pán))作為可移動(dòng)的大容量存儲器。數據讀寫(xiě)只需要幾條指令，而不需要詳細了解USB通信協(xié)議�！ ∪绻度胧较到y需要將USB存儲設備組織為文件系統，那么可以直接調用CH375文件級子程序庫提供的接口A(yíng)PI，由子程序庫處理文件系統。
CH375主機USB-HOST的電路設計注意事項
某些USB設備帶電插入時(shí)常出現如下問(wèn)題：
● CH375復位或者單片機復位(尤其是采用uP 監控電路的單片機系統)。
● CH375或者單片機突然工作不正常，失去控制。
● CH375芯片的工作電流突然增大并且持續如此，時(shí)間長(cháng)了芯片發(fā)熱燙手。
出現上述問(wèn)題時(shí)可參考如下解決方法：
● 給USB插座單獨供電，這樣，即使USB設備剛插上時(shí)存在電容充電過(guò)程，也不會(huì )影響單片機和CH375。變通方法是，將5V主電源分別通過(guò)兩個(gè)獨立的限流電感后(或者在PCB中電源線(xiàn)分開(kāi)走)，一組提供給CH375和單片機等，另一組提供給USB插座。
● 在USB插座前串接限流電阻或者電感，并在USB插座電源上并聯(lián)儲能用的電解電容。如果用電感也可以限制電流突變，防止電源電壓突降，但是用電感在USB設備拔出后，容易在USB插座中產(chǎn)生過(guò)沖高壓，所以必須接儲能電容。(注意，在第一版CH375評估板的原理圖中已經(jīng)標出USB插座的限流電阻R1為1Ω，建議將其換為阻值5Ω的電阻或者保險電阻)
● 其他臨時(shí)的解決方法(不推薦)：①在USB設備與USB插座之間加入USB延長(cháng)線(xiàn)。②在主電源上并聯(lián)較大的儲能電容，在U盤(pán)剛插入時(shí)提供足夠的瞬時(shí)電能，減少對電源電壓的影響。
● 參考目前計算機端的解決方法：USB端口的電源供給是通過(guò)保險電阻或者限流電感提供的，這些能夠限制瞬時(shí)電流。對于計算機前面板的USB端口，由于本身通過(guò)一段較長(cháng)的連接導線(xiàn)，自然減弱了對主電源的影響，而且計算機的5V電源功率很大，連續供電電流都在20A以上，所以不易受影響。 |
