用CH372實(shí)現(xiàn)U盤與單片機(jī)通信功能
該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主要包括兩大部分,分別是USB接口部分固件程序和計(jì)算機(jī)端的CH372驅(qū)動(dòng)程序。前者主要包括了單片機(jī)和CH372的初始化、讀寫接口程序和中斷服務(wù)程序;后者包括了USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序和相關(guān)應(yīng)用程序的編寫。這里主要介紹USB接口部分固件程序。
在本例中CH372工作在內(nèi)部固件模式,通過(guò)8位并行數(shù)據(jù)總線掛接到單片機(jī)AT89C51上,并通過(guò)端點(diǎn)2上的上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)完成USB數(shù)據(jù)的讀寫。在本地端,CH372芯片以內(nèi)置的固件程序自動(dòng)處理了USB通信中的基本事務(wù),在計(jì)算機(jī)端,提供了驅(qū)動(dòng)程序的應(yīng)用層調(diào)用接口,用以完成USB設(shè)備與計(jì)算機(jī)間的通信。
由于CH372支持內(nèi)部固件模式,以內(nèi)置的固件程序自動(dòng)處理USB通信中的基本事務(wù),所以程序設(shè)計(jì)不需要考慮USB枚舉配置過(guò)程,大大簡(jiǎn)化了程序。
1.變量定義和基本操作函數(shù)
該部分主要包括了CH372命令、數(shù)據(jù)端口地址的定義,對(duì)操作命令碼的定義,延時(shí)函數(shù)以及CH372的數(shù)據(jù)讀寫和寫命令基本操作函數(shù)等幾部分內(nèi)容。
(1)變量的定義。
該部分主要包括了對(duì)CH372命令、數(shù)據(jù)端口地址、USB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及操作命令代碼的定義,其程序代碼如下:
(2)基本操作函數(shù)。
該部分是進(jìn)行CH372讀寫的基本操作程序,主要包括以下幾個(gè)函數(shù)。
函數(shù)DelayMs:延時(shí)毫秒。
函數(shù)Delayus:延時(shí)微秒。
函數(shù)WR_CH372_CMD_PORT:向CH372命令端口寫命令數(shù)據(jù)。
函數(shù)WR_CH372_DAT_PORT:向CH372數(shù)據(jù)端口寫數(shù)據(jù)。
函數(shù)RD_CH372_DAT_PORT:從CH372命令端口讀數(shù)據(jù)。
①函數(shù)DelayMs:在CH372讀寫過(guò)程中需要用到毫秒延時(shí),該函數(shù)可以滿足要求,程序代碼如下。
②函數(shù)Delayus:在讀寫命令的過(guò)程中經(jīng)常要用到微秒的延時(shí),該函數(shù)可以用來(lái)調(diào)用,其程序代碼如下。
③函數(shù)WR_CH372_CMD_PORT:用以向CH372命令端口寫命令數(shù)據(jù),周期不小于4μs,如果太快則延時(shí),其程序代碼如下。
?、躓R_CH372_DAT_PORT:用以向CH372數(shù)據(jù)端口寫數(shù)據(jù),周期不小于1.5μs,如果太快則延時(shí),其程序代碼如下。
?、軷D_CH372_DAT_PORT:用以從CH372命令端口讀數(shù)據(jù),周期不小于1.5μs,如果太快則延時(shí),其程序代碼如下。
2.系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)初始化包括單片機(jī)的初始化和CH372的初始化。單片機(jī)的初始化主要是完成外部中斷INTO、I/O口等的初始化,程序較為簡(jiǎn)單,在這里不做詳細(xì)介紹。CH372初始化主要用以其上電復(fù)位后,將默認(rèn)的工作模式(未啟用模式)初始化為外部固件模式或內(nèi)部固件模式,并檢查CH372的工作狀態(tài)是否正常,以便對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)處理。其流程圖如下圖所示。
CH372初始化的程序代碼如下。
3.讀寫接口函數(shù)及中斷服務(wù)函數(shù)
本例中CH372工作在內(nèi)部固件模式,使用端點(diǎn)2的上傳端點(diǎn)和下傳端點(diǎn)。CH372芯片專門用于處理USB通信,在檢測(cè)到USB總線的狀態(tài)變化時(shí)或者命令執(zhí)行完成后,CH372以中斷方式通知單片機(jī)進(jìn)行處理。
該部分主要包括以下3個(gè)函數(shù)。
函數(shù)CH372_RD_EP2:CH372的讀取數(shù)據(jù)程序。
函數(shù)CH372_WR_EP2:CH372的寫數(shù)據(jù)程序。
函數(shù)CH372_lnt0:CH372中斷服務(wù)程序。
(1)CH372的讀取數(shù)據(jù)函數(shù)CH372_RD_EP2。
該函數(shù)主要用以實(shí)現(xiàn)從CH372端點(diǎn)2的上傳端點(diǎn)讀出上位機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù),單次的最大長(zhǎng)度為64字節(jié),當(dāng)收到上位機(jī)數(shù)據(jù)后產(chǎn)生USB_INT_EP2_OUT(02)中斷。其程序代碼如下。
(2)CH372的寫數(shù)據(jù)函數(shù)CH372_WR_EP2。
該函數(shù)主要實(shí)現(xiàn)向CH372端點(diǎn)2的上傳端點(diǎn)寫入Length長(zhǎng)度的數(shù)據(jù),單次最大長(zhǎng)度為64字節(jié),當(dāng)上位機(jī)接收數(shù)據(jù)后產(chǎn)生USB_INT_EP2_IN(OA)中斷。其程序代碼如下。
(3)CH372的中斷服務(wù)函數(shù)CH372_1nt0。
該函數(shù)為外部中斷服務(wù)函數(shù),主要用以響應(yīng)USB接口芯片的中斷。中斷服務(wù)函數(shù)的工作步驟如下。
?、賳纹瑱C(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí),首先執(zhí)行GET_STATUS命令獲取中斷狀態(tài)。CH372在GET_STATUS命令完成后,將INT#引腳恢復(fù)為高電平,取消中斷請(qǐng)求。如果通過(guò)上述GET_STATUS命令獲取的中斷狀態(tài)是下傳成功,則單片機(jī)執(zhí)行RD_USB_DATA命令從CH372讀取接收到的數(shù)據(jù),CH372在RD_USB_DATA命令完成后釋放當(dāng)前緩沖區(qū),從而可以繼續(xù)USB通信。單片機(jī)退出中斷服務(wù)程序;如果通過(guò)上述GET_STATUS命令獲取的中斷狀態(tài)是上傳成功,則單片機(jī)執(zhí)行WR._USB_DATA命令向CH372寫入另一組要發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有后續(xù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送,單片機(jī)就不必執(zhí)行WR_USBDATA命令。
?、趩纹瑱C(jī)執(zhí)行UNLOCK_USB命令。
CH372在UNLOCK_USB命令完成后釋放當(dāng)前緩沖區(qū),從而可以繼續(xù)USB通信。
③單片機(jī)退出中斷服務(wù)程序。
如果單片機(jī)已經(jīng)寫入了另一組要發(fā)送的數(shù)據(jù),則CH372被動(dòng)地等待USB主機(jī)在需要時(shí)取走數(shù)據(jù),然后繼續(xù)等待CH372向單片機(jī)請(qǐng)求中斷,否則結(jié)束。
CH372的中斷服務(wù)函數(shù)的程序代碼如下:
注意事項(xiàng)
1.硬件方面
(1)在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)應(yīng)注意:退耦電容C3和C4盡量靠近CH372的相連引腳;UD+和 UD-信號(hào)線貼近平行布線,盡量在兩側(cè)提供地線或者覆銅,減少來(lái)自外界的信號(hào)干擾;盡量縮短XI和XO引腳相關(guān)信號(hào)線的長(zhǎng)度,在相關(guān)元器件周邊環(huán)繞地線或者覆銅。
(2)為進(jìn)一步地保護(hù)CH372的UD+和UD-信號(hào)線,對(duì)于需要頻繁帶電插拔USB設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)所或靜電較強(qiáng)的環(huán)境,建議在電路中增加USB信號(hào)瞬變電壓抑制器件。
(3)對(duì)于支持睡眠功能的CH372芯片,在其睡眠期間,應(yīng)該使CH372的各個(gè)I/O引腳(除RSTI引腳)處于懸空或者高電平狀態(tài),避免產(chǎn)生不必要的上拉電流。
2.軟件方面
在單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中,應(yīng)注意命令的延時(shí)及讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔。主程序在檢測(cè)到USB設(shè)備連接后,等待數(shù)百毫秒再對(duì)其進(jìn)行操作。