基于USB接口芯片CH371实现USB外设演示板的通讯设计

基于USB接口芯片CH371实现USB外设演示板的通讯设计

前言

芯片介绍

USB接口芯片CH371

使用时，在本地端CH371具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，就像操作一般外设芯片一样方便地挂接到DSP、MCU等控制器的系统总线上；在计算机端，CH371的配套软件包括通用驱动程序以及应用软件包，提供了简洁易用的操作接口。

键盘控制和数码管驱动芯片CH451

在计算机应用层，通过应用程序来演示CH451的各种功能。应用程序把控制命令通过CH371传送给单片机，单片机接收到命令后再来控制CH451。CH451通过四线串行接口与单片机连接，如图2所示。

USB设备配置和数据传输过程描述

USB即插即用的自动配置过程是由CH371 芯片和驱动程序共同完成的。将带有CH371芯片的USB产品插入到计算机的USB插槽中，当PC机检测到USB 插入事件，操作系统有选择地复位USB 产品，并读取USB 产品的设备描述符，在CH371 芯片返回设备描述符后，操作系统根据设备描述符加载CH371 驱动程序；CH371 驱动程序读取CH371 芯片的设备描述符和配置描述符；在CH371 芯片返回设备描述符和配置描述符之后，CH371 驱动程序根据配置描述符请求操作系统对CH371 芯片进行配置。在完成配置后，PC机给CH371 芯片分配一个USB 设备地址，并指定一个USB 配置。以上是CH371 芯片的自动配置过程，在完成自动配置后，CH371 驱动程序向应用层开放操作接口。

本演示板采用USB 总线接口芯片CH371、数码管驱动和键盘控制芯片CH451和通用的MCS51 系列单片机构成，用于演示CH371 的USB 数据通讯功能，CH451 的数码管驱动/键盘扫描功能，以及CH371 与单片机的连接，CH451 与单片机的连接。演示板通过USB 接口与PC 机进行通讯，并由PC 机控制它的执行，演示板电路设计如图所3示。

跳线J1 用于测试CH371的片选线CS#的两种用法，在本例中单片机没有其它外围器件，所以CS#引脚可以悬空，作为默认选择，如果单片机还有其它并行接口的外围器件，则CS#应该作为片选控制线，例如由单片机的地址线A15 驱动，从而将CH371 定位于单片机U4 的0000H-7FFFH 地址空间。

跳线J3 用于测试CH371 的USB 带电下线功能，当单片机U4 的P1.4 引脚输出高电平时，可以控制CH371 模拟从USB 总线上断开，当单片机U4 的P1.4 引脚输出低电平时，可以控制CH371 模拟连接到USB 总线。

CH451的SEG0~SEG7引脚和DIG0~ DIG7引脚相互配合，可以最大扩展8个共阴数码管和64个轻触按钮。这部分扩展电路比较容易，由于版面所限，以上电路图省去了这部分。 程序的软件设计一般USB设备的开发，USB接口程序设计包括三部分：单片机程序开发，USB设备驱动程序开发，主机应用程序开发。由于CH371接口芯片固化了设备驱动程序和单片机程序中的协议处理部分，因此软件设计仅仅包括两部分，即单片机中的数据交换部分和主机的应用程序。

单片机控制程序

PC端应用程序设计

（1）主界面设计

演示主界面如图5所示。

界面设计如图6所示。

“启动时钟”：单击该命令按钮时钟开始走动。

“校准时钟”：单击该命令按钮后，文本框下的六个命令按钮会被激活，它们分别对应六个数码管。单击修改时间对应的按钮，会弹出对话框，要求输入要修改的时间。

“校时确定”：当时间校准好以后，单击命令按钮，这时会弹出对话框提示是否已经校准时间，否则可以继续修改。若确定以后，时钟又可以正常走动。

“返回主窗体”：单击该命令按钮回到窗体一，以便继续进行其他程序的演示。

（3）CH451各项功能演示程序

界面设计如图7所示。

功能说明：当进入该演示程序后，会自动在数码管上加在字数据“HELPHELP”。

“右（左）移位”：单击命令按钮，数码管上的字会向右（左）移动，左（右）边移出的空位会加0。

“右（左）循环移位”：单击命令按钮会使数码管的数据分别向右（左）循环移位。

“加载字数据”：单击该命令按钮后，会弹出对话框提示“要加载字数据请单击相应的文本框”。此时文本框会被激活，当单击文本框后，会再次弹出对话框，要求输入要加载的字数据。输入完并确定后，数码管上就会显示加载的字数据了。 “闪烁”：单击该命令按钮后，会弹出对话框提示“要是数码管闪烁请单击对应的单选按钮”，同时8个单选按钮会被激活。每个单选按钮对应一个数码管，选中相应的单选按钮后，对应的数码管就会闪烁。当再选中另外的单选按钮后，前一个就会停止闪烁。

“亮度控制按钮”：单击该命令按钮后，弹出对话框提示“请单击相应的单选按钮进行亮度的选择”，同时，十六个单选按钮会被激活，它们对应控制数码管的十六级亮度显示，当选中第一个按钮时，数码管会变的最暗，当依次选中其他的按钮时，亮度会依次递增。

“DEFAULT”：单击该命令按钮后，会回到默认状态。即：字数据显示为“HELPHELP”；闪烁的数码管会停止闪烁；数码管的亮度会变为16级亮度。

“熄灭数码管”：单击该命令按钮后，数码管会熄灭。

“退出”：单击该命令按钮后，会返回主窗体。

批量数据传输演示程序

界面设计如图8所示。

功能说明：

“发送数据”：单击该命令按钮后，会弹出对话框，首先要求输入要发送的数据的个数，然后会弹出对话框要求输入要发送的数据。同时发送的数据会在文本框中显示，以便和接收到的数据进行比较，看单片机是否做出了正确的应答。

“接收数据”：单击该命令按钮后，PC会首先发送一个命令给单片机，要求单片机对刚才发送的命令做出响应。单片机接收到此命令后会对接收到的数据按位取反，然后返回给计算机。当计算机接收到返回的数据后会在文本框中显示出来。

“退出”：单击该按钮后会返回主窗体。

程序调试的体会

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