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详解USB接口芯片原理及应用

作者:时间:2014-02-10来源:网络收藏
随着计算机技术的快速发展,USB移动存储设备的使用已经非常普遍,因此在一些需要转存数据的设备、仪器上使用USB移动存储设备接口的便相继产生了,就是其中之一,它是一个USB总线的通用接口,支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。

  在本地端,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USB主机方式下,还提供了串行通信方式,通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机/DSP/MCU等相连接。CH375的USB主机方式支持各种常用的USB全速设备,外部单片机/DSP/MCU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信。

  CH375内部结构

  1 内部结构

  CH375芯片内部集成了PLL倍频器、主从SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器、通用的固件程序等。CH375芯片引脚排列如图1所示。

详解USB接口芯片原理及应用

▲ 图1 CH375芯片引脚排列

  2 内部物理端点

  CH375芯片内部具有7个物理端点。端点0是默认端点,支持上传和下传,上传和下传缓冲区各是8B;端点1包括上传端点和下传端点,上传和下传缓冲区各是8B,上传端点的端点号是81H,下传端点的端点号是01H;端点2包括上传端点和下传端点,上传和下传缓冲区各是64B,上传端点的端点号是82H,下传端点的端点号是02H。

  主机端点包括输出端点和输入端点,输出和输入缓冲区各是64B,主机端点与端点2合用同一组缓冲区,主机端点的输出缓冲区就是端点2的上传缓冲区,主机端点的输入缓冲区就是端点2的下传缓冲区。

  其中,CH375的端点0、端点1、端点2只用于USB设备方式,在USB主机方式下只需要用到主机端点。

  软件接口

  对于USB存储设备的应用,CH375直接提供了数据块的读写接口,以512b的物理扇区为基本读写单位,从而将USB存储设备简化为一种外部数据存储器,单片机可以自由读写USB存储设备中的数据,也可以自由定义其数据结构。

  CH375以C语言子程序库提供了USB存储设备的文件级接口,这些应用层接口API包含了常用的文件级操作,可以移植并嵌入到各种常用的单片机程序中。

  CH375的U盘文件级子程序库具有以下特性:支持常用的FAT12、FAT16 和FAT32 文件系统,磁盘容量可达100GB以上,支持多级子目录,支持8.3格式的大写字母文件名,支持文件打开、新建、删除、读写以及搜索等。

  CH375的文件级接口API子程序需要大约600b的随机存储器RAM 作为缓冲区。所有API在调用后都有操作状态返回,但不一定有应答数据。有关API参数的说明请参考CH375数据手册。

CH375在单片机读写U盘中的电路原理图

  图2给出了MCS-51单片机读写U盘的电路原理图,如果CH375芯片的TXD引脚悬空或者没有通过下接电阻接地,那么CH375工作于串口方式。在串口方式下,CH375只需要与单片机/DSP/MCU连接3个信号线,TXD引脚、RXD引脚以及INT#引脚,其他引脚都可以悬空。除了连接线较少之外,其他外围电路与并口方式基本相同。由于INT#引脚和TXD 引脚在CH375复位期间只能提供微弱的高电平输出电流,在进行较远距离的连接时,为了避免INT#或者TXD在CH375复位期间受到干扰而导致单片机误操作,可以在INT#引脚或者TXD引脚上加阻值为1~5kΩ的上拉电阻,以维持较稳定的高电平。在CH375芯片复位完成后,INT#引脚和TXD引脚将能够提供5mA的高电平输出电流或者5mA的低电平吸入电流。

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关键词: USB接口 芯片 CH375

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