基于CH375的USB移动存储接口设计

基于CH375的USB移动存储接口 张银海 101300) (亚澳通讯电源有限公司, 北京 摘 要, CH375作为USB移动存储设备的接口芯片, 可大大减少外围电路, 降低成本, 提高 研发速度。 文中详细介绍了CH375的功能、 特性, 同时结合在蓄电池活化设备中的实际应用, 给出了CH375与AVR单片机的接口电路和软件设计方法。 关键字,移动存储, 接口CH375, USB, 引言0 目前, 在一些具有数据采集分析功能的仪器 设备上都提供有USB接口。 而在众多USB移动存 储设备接口芯片中, CH375是一颗具有极高性价 比的国产芯片。为此本文介绍了CH375在蓄电池 活化检测设备中的一些应用经验, 以供参考。 CH375的功能结构 1 图1 CH375的应用接口 1.1 功能特点 的控制传输、 批量传输和中断传输, 也可以自动 检测USB设备的连接和断开, 并提供设备连接和 CH375是一个USB总线通用接口电路, 可支 断开的事件通知。 CH375内置有控制传输的协议 持HOST主机方式和SLAVE设备方式。 在本地端, 处理器, 可简化常用的控制传输, 其内置固件可 CH375 具有8 位数据总线和读 、 写、 片选控制线 处理海量存储设备的专用通讯协议。 芯片的并行 及 中 断 输 出 ,可 以 方便地挂接到单片机 /DSP/ 接口包含8位数据总线, 可进行4线控制, 包括读MCU/MPU等控制器的系统总线上。 在USB主机方 式下, CH375提供有串行通讯方式, 可通过串行 选通、 写选通、 片选输入和中断输出, 而其串行输入、 串行输出和中断输出与单片机/DSP/MCU/ 接口则包括串行输入、 串行输出和中断输出, 可 MPU 等相连。 外部单片机/DSP/MCU/MPU 也可以 支持通信波特率的动态调整, 此外, CH375还支 通过CH375 按照相应的USB 协议与USB 设备进行 持5 V和3.3 V电源电压, 并支持低功耗模式。 通 信 , 从 而使设计人员设计开发USB 工 作 简 单 1.2 内部结构 CH375内部集成有PLL倍频器、 主从USB接口 CH375的应用接口框图见图1所示。 。化 SIE、 数据缓冲区、 被动并行接口、 异步串型接 CH375 接口芯片带有低速和全速USB-HOST 口、 命令解释器、 控制传输的协议处理器、 通用 主机接口和设备接口, 可支持USB2.0, 外围元器 的固件程序等。 芯片内部有7个物理端点。 其中 件只需要1个晶振和2个电容, 同时可支持动态切 端点0是默认端点, 可支持上传和下传, 上传和 换主机与设备方式, CH375的主机端点输入和输 下传缓冲区各为8B, 端点1包括上传端点和下传 出缓冲区各有64字节, 能支持常用的12 Mb/s全速 USB设备和1.5 Mb/s低速设备, 并可支持USB设备 端点,上传和下传缓冲区各是8B, 上传端点的端收稿日期,2008-06-10 点号是81H, 下传端点的端点号是01H, 端点2包 2008.10 www.ecda.cn 22 Vol.10 No.10 第10卷 第10期 新特器件应用2008年10月 Oct. 2009 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 图3 蓄电池活化设备原理图 端点2的下传缓冲区。 其中, CH375的端点0、 端 分析软件提供基站信息、 电池组信息、 电池组充 点1、 端 点2 只 用 于USB 设 备 方 式 , 实 际 上 , 在 放 电 状 态 、 电池充放电电流 、 设 置 的 充 放 电 时 USB 主 机 方 式 下 , 只需要用到主机端点 。 间、 实际充放电时间、 电池组开路电压、 电池组 CH375A内部中断逻辑图如图2所示。 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。 2 硬件电路设计 CH375与ATMEGA64的接口电路 2.2 图4 所 示 为AT MEGA64 单 片 机 通 过CH375 实 2.1 蓄电池活化设备框图 USB接口的硬件电路。 CH375工作 现本设计中,蓄电池活化设备是一种集电池数据采集、 分即 直 接 把 于 USB—HOST 主 机 并 行 接 口 方 式 , 析及活化处理多项功能于一体的智能设备。 在活CH375 芯片的TXD 引脚接地, 使CH375 通过被动 化过程中, 需要分别对每组24节电池的端电压进 并行接口电路挂 接 到8 位单片机的系统总线上 。 行实时采样和存储, 以供上层分析软件进行分析 CH375的8位双向数据总线D0-D7直接与单片机的 处理。 传统设备与上层软件一般通过RS232串行 PA数据口相连, RD和WR分别接到单片机的读选 通讯口进行数据传输, 因此, 在实际应用中, 必 通输出引脚和写选通输出引脚。 片选信号CS连接 须携带计算机到现场, 同时要求计算机必须配备 到系统译码电路74HC138 的P14 引脚, 该引脚为 串口硬件。 所以, 使用极不方便。 低电平时可选通CH375。 INT 连接到单片机的中 为此, 本文提出一种基于CH375A USB 接口 断输入PE7引脚, 中断请求为是低电平有效, 单 芯片的智能蓄电池活化设备, 该可使蓄电池 片机通过中断方式获取中断请求 。 地 址 输 入 线 活化设备具有通用USB接口, 从而为智能设备和 AO 连接至单片机的PD4 引脚, 当AO 引脚为高电 计算机提供了一种简单方便的数据通讯方法。 新 平时, 选择命令端口, 以写入命令, 而当AO 引 的蓄电池活化设备系统原理图如图3所示。 脚为低电平时, 选择数据端口, 以读写数据。 该蓄电池活化设备系统采用ATMEGA64单片 机和U 盘主控芯片CH375A 来实现对U 盘的读写, 并把蓄电池活化设备每次的工作状态及参数值, 按照固定格式以单独文件进行存储, 以便为上层 软件设计3 CH375 可 支 持 各 种 USB 全 速 设 备 , 对 符 合 图2 CH375A的内部中断逻辑图 www.ecda.cn 2008.10 23 Vol.10 No.10 第10卷 第10期 2008年10月 Electronic Component& Device Applications Oct. 2008 图4 CH375与ATMEGA64单片机的接口电路 Mass—Storage海量存储设备的通讯协议的USB 设 , 该程序支理的数据以一个文件的形式进行存储 持文件打开、 新建、 删除和读写等功能。 设备与 备, 利用CH375的内置固件可以通过Mass—Stor- USB存储设备之间的通信过程主要包括对CH375 age海量存储设备的通讯协议直接进行通讯 , 而 对不符合上述要求的USB设备, 则需要外部单片 其芯片的初始化、 状态查询和并行数据的采集。机通过控制传输以及ISSUE_TKEON命令来或IS- 通讯部分程序流程如图5所示。 SUE_TKN_X命令自行处理相关的通讯协议。 3,1 本地端单片机软件 单 片 机 可 通 过8 位 并 口 对 CH375 进 行 读 写 , 所有操作都由一个命令码、 若干输入数据和若干 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。 其命令操作步骤如下, (1) 在A0=1时, 向命令端口写入命令代码, 则在A0=0时 (2) 如果该命令具有输入数据, 依次写入输入数据, 每次一个字节, (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, 每次一个字节, 命令完成后, 可暂停或转入继续执(4) (1) 行下一个命令。 图5 通信部分软件流程 CH375芯片专门用于处理USB 通讯, 在检测 4 结束语 到 USB 总 线的状态改变或命令执行完成后 , CH375将以中断方式通知单片机进行处理。 笔者在一个蓄电池活化设备USB接口电路中 使用了CH375 芯片, 并取得了满意的运行效果 。 3,2 UBS接口软件程序流程 利用该设计能够很好地实现检测设备数据的移动 HC375不仅是一个通用的USB—HOST硬件接 转存, 从而为蓄电池活化设备的使用提供了极大 口芯片, 同时它还内置有相关的固定程序, 因而 方便。 结果表明, 在实现USB数据移动存储接口 可 以 方 便 地 实 现 对USB 存储设备文件系统的管 电路设计中, 采用CH375芯片具有软硬件接口设 理。 本应用采用C语言编程, 以对蓄电池每次处 计简单, 性价比高, 操作方便等优点。 2008.10 www.ecda.cn 24