基于ATmega128和CH374的USB接口设计
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2 系统软件设计
软件开发采用ATMEL公司的AVR STUDIO 3．53集成开发环境，包括：AVR ASSEMBLER编译器、AVR STUDIO调试功能、AVR PROG串行、并行下载功能、JTAG ICE仿真功能，本设计采用的是JTAG ICE仿真调试。软件设计主要包括固件程序设计、应用程序设计和驱动程序设计3个部分。
2．1 固件程序设计
CH374内置了USB通信中的底层协议，因此单片机程序非常简洁。在外置固件模式下，在完成CH374的初始化工作后，由外部单片机根据需要自行处理各种USB请求，从而完成USB总线连接过程。初始化CH374主要完成USB设备的枚举，CH374初始化程序的程序如下：
void CH374_PORT_INIT() ／*进行初始化*／
{ unsigned char i；
PORTB |=0x03；／*禁止SPI片选，设置SCS#默认为高电平*／
DDRB |=0x07；／*设置SCS#，SCK，SDI为输出*／
DDRB＆=0x08；／*SDO输入*／
SPCR=0x5C；／*设置SPI模式3*／
CH374_DAT_PORT=1；／*设置为使用外置固件的USB设备方式*／／*下述启用中断，CH374连接在INT0*／
IT0=0；／*置外部信号为低电平触发*／
IE0=0；／*清中断标志*／
EX0=1；／*允许CH374中断*／
}
2．2 应用程序设计
CH374在计算机端提供了应用层接口，应用程序的设计可根据用户的需求进行适当调整。应用层接口是由CH374动态链接库DLL提供的面向功能应用的API，包括设备管理API、数据传输API和中断处理API。
设备管理API主要包括：1)打开、关闭设备；2)获取USB设备，配置描述符；3)复位USB设备。
数据传输API主要包括：1)读取数据块；2)写出数据块。
中断处理API主要包括：1)读取中断数据；2)设定中断服务程序。
使用这些API函数，可以很容易地开发出与硬件电路相配套的应用软件，CH374与计算机连接的上位机总体程序流程图如图3所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/149575.htm
2．3 USB驱动程序设计
USB驱动程序可以采用WDM(Windows Driver Mode)模式设计。WDM驱动程序采用灵活的分层驱动方法，在用户和物理设备之间存在着几个不同的驱动程序层次，且各层上的WDM驱动程序具有不同优先级。利用WDM设计的驱动程序可根据用户的需要调整，灵活性好，但需要了解操作系统原理及相关硬件工作细节，而且工作量较大。所以，USB驱动程序设计采用CH374芯片厂家提供的通用驱动程序，直接下载后安装即可，大大降低了开发的难度。
3 应用结果
文中所设计的USB接口在1kW碟式斯特林太阳能热发电装置中得到了应用，实现对太阳高度角和方位角的跟踪，系统结构如图4所示。该发电装置对太阳的跟踪采用视日运动轨迹法，所需要的太阳赤纬度角δ、纬度角δ和时角δ由计算机通过USB接口芯片CH374写入ATmega128单片机，然后单片机通过一套计算公式计算出太阳的位置，即实际时刻太阳所在高度角和方位角，输出一定的脉冲数，驱动伺服电机转动，使发电装置转到要求的位置，实现对太阳的跟踪。同时，通过CH374把整个发电装置的状态数据发给计算机，在计算机显示，以便实现人机对话，为今后在25 kW碟式斯特林太阳能热发电系统的研制打下基础。实践证明，该USB接口工作稳定、可靠，成本较低，完全能够满足碟式斯特林太阳能热发电装置的控制指标要求，取得了良好的应用效果。
4 结束语
以ATmega128和CH374为核心，通过SPI串口通讯方式设计了一款USB接口，系统硬件简单，不需要编写复杂的USB驱动程序，利用其动态链接库即可实现USB与PC的通信，研发简单，易于实现。该设计在实际项目中投入了使用，效果良好，具有一定的设计参考价值。
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