USB芯片CH376在智能仪器仪表中的应用

　　0　引言

　　目前有两种方式选择USB接口和微处理器:一种是采用具备USB通讯功能的微处理器。但是由于这些具有USB接口微处理器不兼容过去的开发系统,需要购买新的开发系统,因此开发成本较高。另一种则是采用普通微处理器加上专用的USB通信芯片。本文即介绍了使用USB总线通用接口芯片CH376和8位单片机C8051F020来实现USB接口的设计方法,并用于智能仪器仪表和PC机之间的通信。

　　1　CH376芯片简介

　　CH376芯片是南京沁恒电子有限公司生产的一种USB总线通用接口芯片,兼容USBV2·0,支持动态切换主机方式与设备方式。而且该芯片内置了USB通讯协议的基本固件和处理Mass-Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件。

　　CH376支持三种通讯接口:8位并口、SPI接口和异步串口,单片机/DSP/MCU/MPU等控制器可以通过上述任何一种通讯接口控制CH376芯片,存取U盘或者SD卡中的文件或者与计算机通讯。

　　2　智能仪器仪表的USB接口设计

　　将USB接口配备在智能仪器仪表上最直接的方法是使用带有标准USB接口的嵌人式系统主板。但这种方案下的产品成本较高,而且更多的时候需要智能仪表的研发人员自行设计系统的USB接口,因此,智能仪表用户和开发者都难以接受。

　　智能仪表中多以8/16位单片机为核心,其USB接口设计的过程多是先根据所使用的8/16位单片机,选择合适的USB接口芯片;其次编写单片机的固件程序;最后编写USB接口的驱动程序,实现智能仪器和PC机间的高速通信。

　　2·1　CH376硬件设计

　　CH376芯片可以用5V或3·3V电源供电,考虑到C8051F020单片机需要3·3V电源,因此本设计中CH376芯片采用3·3V电源供电。CH376的外围电路连接图如图1所示。其中/RD和/WR连接到单片机的P2·3和P2·2引脚上(也可以连接到单片机的读选通和写选通输出引脚)。/CS由地址译码电路驱动,用于当单片机具有多个外围器件时进行设备选择。由于软件设计采用查询方式检测中断情况,因此/INT引脚连接到普通I/O口P0·0(如果采用外部中断方式,则应将引脚连接到单片机对应的外部中断引脚上),中断请求是低电平有效。AO连接到P2·1引脚上,它是并口的地址输入,区分命令口与数据口,内置上拉电阻,当AO=1时可以写命令,当AO=0时可以读写数据。CH376芯片的ACT#引脚用于状态指示输出。在内置固件的USB设备方式下,当USB设备尚未配置或者取消配置后,该引脚输出高电平;当USB设备配置完成后,该引脚输出低电平。在USB主机方式下,当USB设备断开后,该引脚输出高电平;当USB设备连接后,该引脚输出低电平。将CH376的ACT#引脚外接串了限流电阻的发光二级管LED,用于指示相关的状态。而UD+和UD—引脚应该直接连接到USB总线上。