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做座基于CH375的USB移动存储接口设计

发布时间:2021-10-14 20:41:06 阅读: 来源:腻子厂家
做座基于CH375的USB移动存储接口设计

基于CH375的USB移动存储接口设计

摘要: 介绍基于CH1375国产芯片的USB移动存储接口设计方法,通过详细介绍CH375的功能、内部结构及特性,给出基于CH375控制芯片的USB移动存储接口设计框图,并重点介绍CH375与AVR单片机硬件接口电路和软件流程工程设计方法。设计了具有USB数据存储功能的实际智能蓄电池活化设备,验证了使用该芯片作为USB移动存储设备接口芯片在电路设计上具有良好的软、硬件接口及通信协议,可大大减少外围电路,降低成本,提高研发速度。

关键词:CH375;USB;移动存储;通信协议;工程设计方法

O 引 言

随着USB技术的快速发展,USB移动存储设备的使用越来越广泛,目前在一些具有数据采集分析功能的仪器设备上都提供了USB接口。在众多USB移动存储设备接口芯片中,CH375是一种具有极高性价比的国产芯片。这里介绍在蓄电池活化检测设备中应用该芯片的一些实践经验,供读者参考。

1 CH375功能及特点

1.1 芯片概述

CH375是一个USB总线通用接口电路,支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。在本地端,CH375具有8该装备适用于建筑幕墙用铜塑板和室内外装潢用铜塑板位数据总线和读、写、片选控制线及中断输出,可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上。在USB主机方式下,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/MPU等相连。外部单片机/DSP/MCU/MPU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信,使设计人员设计开发USB工作简单化。应用框图见图1。

1.2 内部结构

CH375内部集成了PLL倍频器、主从USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串型接口、命令解释器、控制传输的协议处理器、通用的固件程序等。

CH375芯片内部具有7个物理端点。端点O是默认端点,支持上传和下传,上传和下传缓冲区各是8 B;端点1包括上传端点和下传端点,上传和下传缓冲区各是8 B,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64 B,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64 B,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。CH375A内部中断逻辑图如图2所示。

1.3 芯片特性

不管是从产值还是产量来看(1)低速和全速USB-HOST主机接口,支持LISB 2.0,外围元器件只需要1个晶振和2个电容;(2)低速和全速USB设备接口,支持动态切换主机与设备方式;

(3)主机端点输入和输出缓冲区各有64 B,支持常用的12 Mb/s全速USB设备和1.5 Mb/s低速设备;

(4)支持USB设备的控制传输、批量传输、中断传输;

(5)自动检测USB设备的连接和断开,提供设备连接和断开的事件通知;

(6)内置控制传输的协议处理器,简化常用的控制传输;

(7)内置固件处理海量存储设备的专用通信协议;

(8)并行接口包含8位数据总线,4线控制:读选通、写选通、片选输入和中断输出;

(9)串行接口包括串行输入、串行输出和中断输出,支持通信波特率的动态调整;

(10)支持5 V电源电压和3.3 V电291建筑电气工程源电压,支持低功耗模式。

2 硬件电路设计

2.1 蓄电池活化设备框图

蓄电池活化设备是一种集电池数据采集、分析及活化处理多项功能于一体的智能设备。在活化过程中,需要分别对每组24节电池的端电压实时采样并存储以供上层分析软件进行分析处理。传统设备与上层软件一般通过RS 232串行通信口进行数据传输,在实际应用中必须携带计算机到现场,同时要求计算机必须配备串口硬件使用极不方便。

在此,提出一种基于CH375A USB接口芯片的智能蓄电池活化设备,使蓄电池活化设备具有通用USB接口,为智能设备和计算机提供了一种简单方便的数据通信方法,具有操作简单使用方便等优点。蓄电池活化设备系统如图3所示,其工作原理如下所述。

蓄电池活化设备系统采用ATMEGA64单片机+U盘主控芯片CH375A,实现对U盘的读写,并把蓄电池活化设备的每次工作状态及参数值,按照固定格式以单独文件进行存储,可以为上层分析软件提供基站信息、电池组信息、电池组充放电状态、电池充放电电流、设置的充放电时间、实际充放电时间、电池组开路电压、电池组电压、单节电池电压、电池组电流、电池组温度、

告警等必要信息。这里重点介绍CH375芯片的应用,系统中其他部分功能电路不做介绍。

2.2 CH375与ATMEGA64单片机接口原理

图4所示为ATMEGA64单片机通过CH375实现USB接口的硬件电路。

在该设计中CH375工作于USB-HOST主机并行接口方式,即直接把CH375芯片的TXD引脚接地,使CH375通过被动并行接口电路挂接到8位单片机的系统总线上。CH7375的8位双向数据总线D0~D7直接与单片机的PA数据口相连,RD和WR分别连接到单片机的读选通输出引脚和写选通输出引脚。片选信号CS连接到系统译码电路74HCl38的P14引脚,该引脚为低电平时选通CH375。INT连接到单片机的中断输入PE7引脚,中断请求是低电平有效,单片机通过中断方式获取中断请求。地址输入线AO连接至单片机的PD4引脚,当AO引脚为高电平时选择命令端口,可以写入命令;当AO引脚为低电平时选择数据断口,可以读写数据。

3 软件设计

CH375可以支持各种常用USB全速设备,对符合Mass-Storage海量存储设备的通信协议的USB设备,使用内置固件可以通过Mass-Storage海量存储设备的通信协议直接通信。对不符合上述要求的USB设备需要外部单片机通过控制传输以及ISSUE_TOKEN命令或ISSUE_TKN_X命令自行处理相关通信协议。

3.1 本地端单片机软件

单片机通过8位并口对CH375芯片进行读写,所有操作都由1个命令码、若干输入数据和若干个输出数据组成。部分命令不需要输入数据,部分命令没有输出数据。命令操作步骤如下:

(1)在A0=1时向命令端口写入命令代码;

(2)如果该命令具有输入数据,则在A0=O时依次写入输入数据,每次1个字节;

(3)如果该命令具有输出数据,则在A0=0时依次读取输出数据,每次1个字节;

(4)命令完成,可以暂停或转入(1)继续执行下一个命令。

CH375芯片专门用于处理USB通信,在检测到USB总线的状态改变或命令执行完成后,CH375以中断方式通知单片机进行处理。

3.2 UBS接口软件程序流程

HC375不仅是一个通用的USB-HOST硬件接口芯片,还内置了相关的固定程序,可以方便地实现对USB存储设备文件系统的管理。在该应用中采用C语言编程,对蓄电池每次处理数据以一个文件的形式进行存储,程序支持文件打开、新建、删除和读写等功能。设备与USB存储设备之间通信过程主要包括对CH375芯片初始化、状态查询和并行数据的采集。通信部分程序流程如图5所示。

4 结 语

这里在蓄电池活化设备USB接口电路中成功地使用了CH375芯片,取得了令人满意的运行效果。利用该设计能够很好地实现检测设备数据移动转存,为蓄电池活化设备的使用者提供了极大方便。结果表明,在实现USB数据移动存储接口电路设计中采用CH375芯片具有软硬件接口设计简单,性价比高,操作其故障缘由以下:方便等优点。

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