畢業(yè)論文----基于CH375的單片機(jī)與PC機(jī)通信應(yīng)用設(shè)計

吉 林 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 論文題目： 基于 CH375 的單片機(jī)與 PC 機(jī)通信應(yīng)用設(shè)計 學(xué)生姓名 ： 李 專業(yè)年級： 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 2004 級 12043212 指導(dǎo)教師： 職稱 講 師 2008 年 6 月 3 日 目 錄 摘 要 . I 1 前 言 . 1 1.1 題目的來源與開發(fā)意義 . 1 1.2 系統(tǒng)功能概述 . 1 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 . 1 2.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計概述 . 1 2.2 系統(tǒng)框圖 . 2 2.3 方案論證 . 2 2.4 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 . 3 2.4.1 控制模塊 . 3 AT89LV52 單片機(jī)的簡介 . 3 2.4.2 USB 接口模塊 . 5 USB 的簡介 . 5 CH375 芯片簡 介 . 6 . 10 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 . 11 3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計思想 . 11 3.2 各功能模塊軟件程序設(shè)計 . 11 4 系統(tǒng)調(diào)試 . 13 4.1 硬件電路調(diào)試 . 13 4.2 各功能模塊軟件調(diào)試 . 14 5 結(jié) 論 . 14 參考文獻(xiàn) . 14 致 謝 . 15 附錄 . 錯誤 !未定義書簽。 附錄一 系統(tǒng)總體硬件原理圖 . 15 附錄二 系統(tǒng)程序流程圖 . 18 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 I 基于 CH375 的單片機(jī) 與 PC 機(jī)通信應(yīng)用設(shè)計 學(xué) 生： 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 摘 要 ： 安裝 USB設(shè)備不需要用戶自己設(shè)置硬件與軟件的選項 ，而且傳輸速度要比計算機(jī)傳統(tǒng)的串行口和并口快的多， 所以 USB設(shè)備已經(jīng)廣泛應(yīng)用 。 由于協(xié)議的復(fù)雜性，加上嵌入式系統(tǒng)中軟、硬件資源限制，在系統(tǒng)中實現(xiàn) USB主機(jī)功能的實例還不是很多。因此本文沒有從復(fù)雜的 USB總線協(xié)議入手，而是選擇了南京沁恒公司出產(chǎn)的 USB接口芯片CH375，其具有內(nèi)置固件模式和可編程的外部固件模式，我們可以跟具需要任意選擇工作模式。內(nèi)置固件屏蔽了相關(guān)的 USB協(xié)議，自動完成標(biāo)準(zhǔn) USB枚舉配置過程，簡化了微控制器方面的軟件編程。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； CH375； USB；協(xié)議 The Design of the communication between MCU and PC which is based on CH375 Name： Li Xian Major： Electronics Information Science and Technology Tutor： Gong He Abstract: USB device does not require users to install their own set of hardware and software options, and computer transmission speed than the traditional serial and parallel port fast, so USB devices have been widely used. Because of the complexity of the agreement, coupled with embedded system software and hardware resource constraints, in the system to achieve USB host function of many examples is not. This article does not complex starting with the USB bus agreement, but chose Nanjing Heng Qin company produced the USB interface chip CH375, their model has a built-in firmware and firmware programmable external model, we can with a need for arbitrary Choose the mode of operation. Firmware built-in USB shielding of the relevant agreements, auto-complete USB enumeration standard configuration process, which simplifies the microcontroller in the software programming .Key words: Single Chip Microcontroller； CH375； USB； Agreement 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 1 1 前 言 1.1 題目的來源與開發(fā)意義 USB 的低功耗，可靠性，價位低等優(yōu)點，在人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用越來越廣泛，各種各樣的 USB 產(chǎn)品應(yīng)運而升 1，并且隨著技術(shù)的發(fā)展， USB 的版本以發(fā)展到了 3.0，傳輸速度也更快，更強(qiáng)，更穩(wěn)定。 而單片機(jī)以其良好的普及性，易用性，穩(wěn)定的控制性不斷的出現(xiàn)在我們生活中的各個角落，并且一發(fā)不可收拾 2。 電子應(yīng)用中傳感器數(shù)據(jù)采集占了很大一部分。我把這幾項當(dāng)前技術(shù)融合在一起進(jìn)行開發(fā)，實現(xiàn)可攜帶的支持計算機(jī)熱插拔的傳感器 。 1.2 系統(tǒng)功能概述 單片機(jī)與計算機(jī)之間的通信功能實現(xiàn)，這里應(yīng)用了由南京沁恒公司生產(chǎn)的 CH375芯片作為單片機(jī)與計算機(jī) USB 接口芯片 3。溫度傳感器采用的是大家熟知的 ds18B20。 本次設(shè)計主要利用 AT89LV52 單片機(jī)作為主要核心模塊 ,利用 C51 語言行控制 ，以C 語言作為整合的開發(fā)環(huán)境，可大大縮短軟件設(shè)計時間 4。 上位機(jī)采用的是 VC+編寫的界面控制顯示軟件， USB 驅(qū)動采用了沁恒公司的通用CH375 驅(qū)動軟件。通過給上位機(jī)（ PC）輸入不同的命令可以讓下位機(jī) (單片機(jī) )工作在不同的狀態(tài)。如取溫度值，設(shè)置溫 度報警值等。 這里支持計算機(jī)熱插拔，挾帶方便，設(shè)備占用空間小，功耗低是本設(shè)計的創(chuàng)新之處，而且相應(yīng)的 CH375 接口模塊成了印刷式電路板，為以后學(xué)習(xí)和開發(fā)計算機(jī)與單片機(jī)通過U 口傳輸數(shù)據(jù)的同學(xué)提供了便捷的硬件環(huán)境。 2系統(tǒng)硬件設(shè)計 2.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計概述 硬件設(shè)計相應(yīng)的分兩個模塊，一方面是控制模塊由傳說中的 8051 為核心的單片機(jī)做控制；另一方面由 CH375 做為 USB 的通信接口芯片的接口模塊。 控制模塊中主要用到了 89LV52 單片機(jī)，其中的 P1 口與 CH375 的數(shù)據(jù)并口相連，所以 P1 口外不需要再接上拉電阻 了，在控制模塊上還有一個與通信接口模塊相連的插座，共 20 個引腳其具體對應(yīng)了控制模塊與通信接口模塊之間的 VCC， GND，相應(yīng)的復(fù)位引腳，還有與 CH375 并口模式相對應(yīng)的控制，數(shù)據(jù)引腳 A0， WR， RD， CS ， INT ，D0-D7。 溫度傳感器 18B20 是單總線模式，所以只需將其數(shù)據(jù)線接到單片機(jī)上。 LED為溫度報警提示。 通信接口模塊分兩個部分一個是與 PC機(jī)相連的 CH375部分，及電壓轉(zhuǎn)換部分AMS1117，這里將 PC的 USB輸出的 5V電壓轉(zhuǎn)換成 3.3V電壓輸送給單片機(jī)。 CH375芯片的 UD+和 UD-引腳應(yīng)該直 接連接到 USB 總線上。為了芯片安全我們這里選用 IN4148 進(jìn)吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 2 行過壓保護(hù)。 2.2 系統(tǒng)框圖 圖 2.1 系統(tǒng)總體框圖 Fig. 2.1 Overall system block diagram 2.3 方案論證 方案一：有關(guān) USB 控制芯片很多但主要有兩個來源，一個是 Cypress Semiconductor,另一個是 ScanLogic。我們可以選擇市面比較通用的 Cypresss enCoRe 控制器芯片CY4C63743，此芯片電路設(shè)計起來比較容易。但此芯片需要固件支持。 En 指令相對簡單，可以使用匯編語言編譯器來實現(xiàn)，但固件編程相對繁瑣，而且 CY4C63743 結(jié)和了單片機(jī)與 USB 數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ芟鄬﹂_發(fā)需要了解內(nèi)部的時續(xù)與中斷控制，類似于嵌入了 USB 功能的單片機(jī)。在開發(fā)時要投入新的仿真軟件，還要學(xué)習(xí)相關(guān)的通信協(xié)議，這需要更多的時間和精力。 方案二：用南京沁恒公司的 CH375 芯片，需要外接微控制器，電路稍微麻煩一點，但是我的設(shè)計只需要用到 USB 設(shè)備模式一塊，而我們可以讓 CH375 工作在內(nèi)置固件下，我們減輕了單片機(jī)方面的固件編寫負(fù)擔(dān)，只需按要求讓單片機(jī)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī) 控制模塊（下位 機(jī)端） 通信接口模塊 PC 機(jī) （上位機(jī)端 ） 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 CH375 即可， CH375 自行與 PC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這同樣節(jié)省了對復(fù)雜協(xié)議的學(xué)習(xí)時間。CH375 相應(yīng)的可以使用 USB 上的 5V 電源，我們?yōu)榱私档凸?，使用了可調(diào)電壓輸出的 AMS1117 電壓轉(zhuǎn)換芯片，同樣使用 USB 電源，輸出給單片機(jī) 3.3V 電壓，甚至可以更底。由此可見方案二更有效。 2.4 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 2.4.1 控制模塊 單片機(jī)模塊說明 P0口作為與 CH375交流數(shù)據(jù)，命令的通信并口， INT0作為中斷服務(wù)程序 中斷接口其他端口如圖接，也可以選擇其他單片機(jī)端口。 P31口與第三 18b20相連 模塊如 圖 2.2所示。 圖 2.2 單片機(jī)模塊圖 Fig. 2.2 Module picture of Single Chip Microcontroller AT89LV52單片機(jī)的簡介 本設(shè)計 由于 環(huán)保等多方面考慮選擇了功耗更低，而功能類似 89C52 的 AT89LV52. AT89LV52 是 INTEL 公司 MCS-51 系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工藝技 術(shù)制造的高性能 8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 的 HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CHMOS 的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了 MCS-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。工作電壓范圍可達(dá) 2.7V-6.0V，片內(nèi)含 4k bytes的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256bytes 的內(nèi)部隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的 AT89LV52 微處理器可為您E A / V P31X119X218R E S E T9I N T 012I N T 113T014T115P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 0 . 039P 0 . 138P 0 . 237P 0 . 336P 0 . 435P 0 . 534P 0 . 633P 0 . 732P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728RD17WR16P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 9 L V 5 1V C C1 2 MC 1 03 0 PC93 0 P123D S 1 8 B 2 0R84 .7 KV C CD 0 D 7D2L E DR91KV C CC 1 11 0 uR78 .2 KI N T #A0C S #R D #W D #吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4 提供許多高性 價比的應(yīng)用場合 5。 AT89LV52 引腳兼容 80C51 系列芯片， 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口， 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，可有效地降低開發(fā)成本。此外， AT89LV52 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié) CPU 而RAM 定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存 RAM 數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。 低功耗模式 靜態(tài)設(shè)計使時鐘頻率可以降至 0MHz（停止）。當(dāng)振蕩器停振時， RAM和 SFR的值保持不變。該模式允許逐步應(yīng)用并可將時鐘頻率降至任意值以實現(xiàn)系統(tǒng)功耗的降低。如要實現(xiàn)最低功耗則建議使用掉電模式。 為了進(jìn)一步降低功耗，通過軟件可實現(xiàn)掉電模式。該模式中，振蕩器停振并且在最后一條指令執(zhí)行進(jìn)入掉電模式。降到 2.0V時，片內(nèi) RAM和 SFR保持原值，在退出掉電模式之前 Vcc必須升至規(guī)定的最低操作電壓。 硬件復(fù)位或外部中斷均可結(jié)束掉電模式。硬件復(fù)位使所有的 SFR重新設(shè)置，但不改變片內(nèi) RAM的值。外部中斷允許 SFR和片內(nèi) RAM都保持原值。 WUPD（ AUXR1.3從掉電喚醒）使能或禁止通過外部中斷喚醒掉電。 DS18B20溫度傳感器 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B20的特點 6 使用電壓 3V5.5V 有 912位分辨率可調(diào) 多個 DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能 無需外部器件 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的 電可擦除的 EERAM。高速暫存 RAM結(jié)構(gòu)為 8字節(jié)的存儲器。由表 2.1可以看出 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且設(shè)定的分辨率越高，要轉(zhuǎn)換的時間越廠長，在應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 R1 R0 分辨率 /位 分辨率最大轉(zhuǎn)換時間 /MS 0 0 9 93.75 0 1 10 187.5 1 0 11 375 1 1 12 750 表 2.1 DS18B20 分辨率定義規(guī)定 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 Table 2.1 DS18B20 resolution ratio defines the regulation 2.4.2 USB接口模塊 CH375 與 USB 連接及自身管腳連接具體圖示。如圖 2.3。 I N T #1R S T I2W R #3R D #4T X D5R X D6N C .7A08V39UD+10UD-11GND12XI13XO14V C C28C S #27R S T #26R S T25A C T #24GND23D722D621D520D419D318D217D116D015U1C H 2 75v c c1D-2D+3g nd4U3U S BC81 2MC51 5pC41 5p12345678910111213141516U41 6P I NC60 .0 1 uFC30 .1 u FC2 4 7u FR34 K 7R41123U 4C O N 3D 1 31KD 1 11KD 1 21KD 1 41K圖 2.3 USB 接口模塊圖 Fig 2.3 USB Interface module picture USB的簡介 USB 是在 1994 年底由英特爾、康柏、 IBM、 Microsoft 等多家公司聯(lián)合提出的。不過直到近期，它才得到廣泛地應(yīng)用。從 1994 年 11 月 11 日發(fā)表了 USB V0.7 版本以后，USB 版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為 2.0 版本，成為目前電腦中的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口。 USB 是一個外部 總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。 USB 接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。 USB 接口可用于連接多達(dá) 127 種外設(shè)，如鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器和鍵盤等。 USB 自從1996 年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當(dāng)今個人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。 USB2.0 有高速、全速和低速三種工作速度，高速是 480Mbit/s，全速是 12Mbit/s，低速是 1.5Mbit/s。其中全速和低速是為兼容 USB1.1 而設(shè)計的，因此選購 USB 產(chǎn)品時不能只聽商家宣傳 USB2.0,還要搞清楚是高速、全速還是低速 設(shè)備。 USB 總線是一種單向總線，主控制器在 PC 機(jī)上， USB 設(shè)備不能主動與 PC 機(jī)通信。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 CH375芯片簡介 CH375 是一個 USB總線的通用接口芯片，支持 USB-HOST主機(jī)方式 7。 USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地端， CH375具有 8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī) /DSP/MCU/MPU等控制器的系統(tǒng)總線上。 CH375 的 USB 設(shè)備方式與 CH372 芯片完全兼容， CH375 包含了 CH372 的全部功能。 CH375的 USB 主機(jī)方式支持常用的 USB 全速設(shè)備，外部單片機(jī)可以通過 CH375 按照相應(yīng)的 USB 協(xié)議與 USB 設(shè)備通訊。 CH375 還內(nèi)置了處理 Mass-Storage 海量存儲設(shè)備的專用通訊協(xié)議的固件，外部單片機(jī)可以直接以扇區(qū)為 基本單位讀寫常用的 USB 存儲設(shè)備（包括 USB 硬盤 /USB 閃存盤 /U 盤）。 CH375硬件連接大致框圖。 圖 2.4 系統(tǒng)總體框圖 Fig. 2.4 Overall system block diagram 引腳圖 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 7 圖 2.5 引腳圖 Fig 2.5 Pin picture 引腳含義 表 2.2 表 2.2 引腳含義 表 Table 2.2 Meaning form of the pin 引腳號 引腳名稱 類型 引腳說明 28 VCC 電源 正電源輸入端，需要外接 0.1uF 電源退耦電容 12-23 GND 電源 公共接地端，需要連接 USB 總線的地線 9 V3 電源 在 3.3V 電源電壓時連接 VCC 輸入外部電源， 在 5V 電源電壓時外接容量為 0.01uF 退耦電容 13 XI 輸入 晶體振蕩的輸入端，需要外接晶體及振蕩電容 14 XO 輸出 晶體振蕩的反相輸出端，需要外接晶體及振蕩電容 10 UD+ 雙向三態(tài) USB 總線的 D+數(shù)據(jù)線，內(nèi)置可控的上拉電阻 11 UD- 雙向三態(tài) USB 總線的 D-數(shù)據(jù)線 22 15 D7 D0 雙向三態(tài) 8位雙向數(shù)據(jù)總線，內(nèi)置上拉電阻 4 RD# 輸入 讀選通輸入，低電平有效，內(nèi)置上拉電 3 WR# 輸入 寫選通輸入，低電平有效，內(nèi)置上拉電阻 27 CS# 輸入 片選控制輸入，低電平有效，內(nèi)置上拉電阻 1 INT# 輸出 在復(fù)位完成后為中斷請求輸出，低電平有效 8 A0 輸入 地址線輸入，區(qū)分命令口與數(shù)據(jù)口，內(nèi)置上拉電阻， 當(dāng) A0=1 時可以寫命令，當(dāng) A0=0 時可以讀寫數(shù)據(jù) 24 ACT# 輸出 在內(nèi)置固件的 USB 設(shè)備方式下是 USB 設(shè)備配置完成狀態(tài)輸出，低電平有效。對于 CH375A 芯片，在 USB 主機(jī)方式下是 USB 設(shè)備連接狀態(tài)輸出，低電平有效 5 TXD 輸出 僅用于 USB 主機(jī)方式，設(shè)備方式只支持并口，在復(fù)位期間為輸入引腳，內(nèi)置上拉電阻，如果在復(fù)位期間輸入低電平那么使能并口，否則使能串口，復(fù)位完成后吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 8 命令 命令是 CH375與單片機(jī)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的核心，所有的控制都要通過命令來實現(xiàn)所以了解了 CH375的命令就如同在 8051中的 C51語言，所以這部分很重要。各命令意義如表 2.3 表 2.3 命令含義 表 Table 2.3 Order the meaning form 中斷原因如表 2.4,2.5所示 表 2.4 中斷狀態(tài)表 Table 2.4 interupt form 為串行數(shù)據(jù)輸出 6 RXD 輸入 串行數(shù)據(jù)輸入，內(nèi)置上拉電阻 2 RSTI 輸入 外部復(fù)位輸入，高電平有效，內(nèi)置下拉電阻 25 RST 輸出 電源上電復(fù)位和外部復(fù)位輸出，高電平有效 26 RST# 輸出 電源上電復(fù)位和外 部復(fù)位輸出，低電平有效 7 NC. 空腳 空腳，必須懸空 代碼 命令名稱 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) 命令用途 06H RESET_ALL （等 40mS） 執(zhí)行硬件復(fù)位 06H CHECK_EXIST 任意數(shù)據(jù) 按位取反 測試工作狀態(tài) 15H SET_USB_MODE 模式代碼 （等 20uS）操作狀態(tài) 設(shè)置 USB 工作模式 22H GET_STATUS 中斷狀態(tài) 獲取中斷狀態(tài)并取消請求 02H SET_BAUDRATE 分頻系數(shù) （等 1mS） 操作狀態(tài) 設(shè)置串口通訊波特率 分頻常數(shù) 28H RD_USB_DATA 數(shù)據(jù)長度 從當(dāng)前 USB 中斷的 端點緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)流 2BH WR_USB_DATA7 數(shù)據(jù)長度 向 USB 主機(jī)端點的 輸出緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)流 中斷狀態(tài)字節(jié) 名稱 中斷狀態(tài)分析說明 位 7位 4 位 3位 2 位 1位 0 （保留位） 當(dāng)前事務(wù) 當(dāng)前端點 總是 0000 00=OUT 事務(wù) 00=端點 0 10=IN 事務(wù) 01=端點 1 11=SETUP 事務(wù) 10=端點 2 11=USB 總線復(fù)位 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 9 下面是中斷狀態(tài)的分析說明。在內(nèi)置固件模式的 USB設(shè)備方式下，單片機(jī)只需要處理表中標(biāo)注為灰色的中斷狀態(tài)， CH372 內(nèi)部自動處理了其它中斷狀 態(tài) 表 2.5 中斷狀態(tài)表 Table 2.5 interupt form 中斷狀態(tài)值 狀態(tài)名稱 中斷原因分析說明 01H USB_INT_EP1_OUT 輔助端點 /端點 1 接收到數(shù)據(jù)， OUT 成功 09H USB_INT_EP1_IN 中斷端點 /端點 1 發(fā)送完數(shù)據(jù)， IN 成功 02H USB_INT_EP2_OUT 批量端點 /端點 2 接收到數(shù)據(jù)， OUT 成功 0AH USB_INT_EP2_IN 批量端點 /端點 2 發(fā)送完數(shù)據(jù)， IN 成功 05H USB_INT_USB_SUSPEND USB 總線掛起事件（如果已CHK_SUSPEND） 06H USB_INT_WAKE_UP 從睡眠中被喚醒事件（如果已ENTER_SLEEP） 功能說明 CH375 芯片可以工作于 USB-HOST 主機(jī)方式或者 USB 設(shè)備方式。 CH375 的 USB 設(shè)備方式與 CH372 芯片完全兼容， CH375的 USB 主機(jī)方式支持并行接口和串行接口。在 USB主機(jī)方式下， CH375支持各種常用的 USB全速設(shè)備，外部單片機(jī)需要編寫固件程序按照相應(yīng)的 USB協(xié)議與 USB 設(shè)備通訊。但是 對 于 USB 存儲設(shè)備， CH375 內(nèi)置了相關(guān)協(xié)議，通常情況下，外部單片機(jī)不需要編寫固件程序，就可以直接通訊。 CH375工作在并口，設(shè)備模式下（畢業(yè)設(shè)計相應(yīng)的主要應(yīng)用就是這類模式，就稍詳細(xì)介紹這部分，而串口模式只工作在主機(jī)模式下不詳細(xì)介紹了） 硬件連接 CH375芯片占用兩個地址位，當(dāng) A0 引腳為高電平時選擇命令端口，可以寫入新的命令，或者讀出中斷標(biāo)志；當(dāng) A0 引腳為低電平時選擇數(shù)據(jù)端口，可以讀寫數(shù)據(jù)。 下表為并口 I/O 操作的真值表（表中 X 代表不關(guān)心此位， Z 代表 CH372 三態(tài)禁止）。 表 2.6 并口 I/O 操作的真值表 Table 2.6 And I/O once operated truth Table CS# WR# RD# A0 D7-D0 對 CH372 芯片的實際操作 1 X X X X/Z 未選中 CH372，不進(jìn)行任何操作 0 1 1 X X/Z 雖然選中但無操作，不進(jìn)行任何操作 0 0 1/X 1 輸入 向 CH372 的命令端口寫入命令碼 0 0 1/X 0 輸入 向 CH372 的數(shù)據(jù)端口寫入數(shù)據(jù) 0 1 0 0 輸出 從 CH372 的數(shù)據(jù)端口讀出數(shù)據(jù) 0 1 0 1 輸出 從 CH372B 的命令端口讀取 中斷標(biāo)志，位 7 等效于 INT#引腳 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 10 計算機(jī)端的界面程序可用 VisualC+編寫，驅(qū)動程序可到是沁恒公司的網(wǎng)站下載，也可以自行開發(fā) 電壓轉(zhuǎn)換部分介紹 電壓轉(zhuǎn)換部分采用了 AMS1117，通過配置 R1（ 100）， R2（ 100）， R5（ 10）， R6（ 62）使 +VOUT 輸出了 3.3V 電壓 8。如圖 2.7 R11 00R21 00C12 2uV i n3ADJ1+ V ou t2U2A M S 11 7R510R662 圖 2.6ams1117 模塊圖 Fig 2.6 Ams1117 module picture AMS1117芯片簡介 特性 1.5V, 1.8V, 2.5V, 2.85V, 3.3V 和 5.0V轉(zhuǎn)換輸出電壓，及可調(diào)輸出電壓版（我們用的是可調(diào)版的） 輸出電流 800ma SOT-223和 TO-252封裝模式 描述 3端點的 AMS1117系列可調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓器可提供 800 mA輸出電流并且工作在輸入對輸出不同相差 1 V。 在最大產(chǎn)量設(shè)備的退出電壓被保證最大的 1.3 V 電壓。在片上整理調(diào)整基準(zhǔn)電壓以適應(yīng) 1%。 可調(diào)電壓原理圖，及求可調(diào)電壓輸出運算方法，在實際情況下我們 可以 實際搭配電路。（求可調(diào)電壓方法 VOUT = VREF (1+ R2/R1)+IADJR2） 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 圖 27 ams1117 典型配置圖 Fig 2.7 Ams1117 typical allocation plan 上位機(jī)功能介紹 設(shè)置 4字節(jié)通信命令第 1字節(jié)為傳感器端點選擇；第 2字節(jié)為命令控制功能，如為 99指設(shè)置溫度報警限值，設(shè)置成功了下位機(jī)回傳上位機(jī)值為 99。如果是 98指解除報警設(shè)置。第 3， 4字節(jié)在第 2字節(jié)選擇為 99時做為報警溫度的下限和上限溫度值。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計思想 本系統(tǒng)軟件設(shè)計分兩部分，下位機(jī)部分和上位機(jī)部分。下位機(jī)部分應(yīng)用的是 C51 語言。上位機(jī)界面圖形編輯用的是 VC+。由于我們設(shè)計以單片機(jī)與 PC 通訊應(yīng)用為主，所以并沒有開發(fā)驅(qū)動程序而直接用從沁恒公司網(wǎng)站下載的 USB 驅(qū)動程序。 單片機(jī)負(fù)責(zé)通過 CH375 上傳數(shù)據(jù)， PC 界面的 VC+程序調(diào)用 USB 驅(qū)動中定義的子函數(shù)，上傳的數(shù)據(jù)存儲在這些子函數(shù)中。這樣最終的上傳數(shù)據(jù)經(jīng) VC+顯示在 PC 上。 3.2 各功能模塊軟件程序設(shè)計 下位機(jī)模塊軟件程序設(shè)計 DS18B20傳感器部分 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 CH375發(fā)送數(shù)據(jù)部分 開 始 DS18B20 復(fù)位 跳過 ROM 命令 發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令 DS18B20 復(fù)位 跳過 ROM 命令 讀溫度值 送入單片機(jī)緩沖區(qū) 上位機(jī)是否調(diào)用溫度值？ 送 CH375緩沖區(qū)上傳數(shù)據(jù) Y N 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 13 上位機(jī)模塊軟件程序設(shè)計 CH375在計算機(jī)端提供了應(yīng)用層接口，應(yīng)用層接口是由 CH372動態(tài)鏈接庫 DLL 提供的面向功能應(yīng)用的 API，所有 API 在調(diào)用后都有操作狀態(tài)返回 10，但不一定有應(yīng)答數(shù)據(jù)。 CH375動態(tài)鏈接庫提供的 API 包括：設(shè)備管理 API、數(shù)據(jù)傳輸 API、中斷處理 API。我這里先試用了沁恒公司的上位機(jī)測試軟件。 4 系統(tǒng)調(diào)試 4.1 硬件電 路調(diào)試 這里不僅有 CH375硬件有關(guān)的調(diào)試情況，還有在設(shè)計 PCB板中的規(guī)則參考，比如抗干擾的方法。我們沒用到主機(jī)模式，大部分調(diào)試都是面對該電路的 USB設(shè)備模式的 PCB設(shè)計要求 。 開始 設(shè)置 CH375 工作模式 2，內(nèi)置固件 向 CH375 發(fā)送數(shù)據(jù) 檢測是否有數(shù)據(jù)發(fā)送 PC 機(jī)獲取下位機(jī)數(shù)據(jù)，送界面顯示 數(shù)據(jù)從 CH375取走后， CH375緩沖區(qū)被鎖定 CH375 向單片機(jī)請求中斷 CH375 在GET-STATUS命令完成后取消中斷請求 Y Y CH375進(jìn)行復(fù)位 N 有溫度數(shù)據(jù)發(fā)送？ 測試CH375連 接成功？ 結(jié)束 Y N N 中斷入口 獲取中斷狀態(tài) 發(fā)送數(shù)據(jù)成功 執(zhí)行解鎖命令釋放 當(dāng)前緩沖區(qū) 還有數(shù)據(jù)發(fā)送？ 退出中斷 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 所有平行信號線之間要盡量留有較大的間隔 9，以減少串?dāng)_。如果有兩條相距較近的信號線，最好在兩線之間走一條接地線，這樣可以起到屏蔽作用。設(shè)計信號傳輸線時要避免急拐彎，以防傳輸線特性阻抗的突變而產(chǎn)生反射，要盡量設(shè)計成具有一定尺寸的均勻的圓弧線。對于雙面板（或六層板中走四層線）電路板兩面的線要互相垂直，以防止互相感應(yīng)產(chǎn)主串?dāng)_。 注意在 使用偉福仿真器進(jìn)行測試時，仿真器電源要與其他電源同時上電，否則 CH375將出現(xiàn)工作不正常。如果我們選擇 MAX810進(jìn)行復(fù)位控制的話， MAX810應(yīng)選 3V多上電復(fù)位型號。 AMS1117頂端起到散熱作用，所以連地就可以了。 因為 USB 信號屬于模擬信號，所在 CH372、 CH375、 CH341等 USB 芯片內(nèi)部包含數(shù)字電路和一些模擬電路，另外， USB 芯片中還包含時鐘振蕩及 PLL 倍頻電路，以上 3 種電路的公共地端在芯片內(nèi)部已經(jīng)連接在一起并連接到芯片外部的 GND 引腳 10。 如果 USB 芯片有時工作不 正常、或者 USB 數(shù)據(jù)傳輸隨機(jī)性的失敗、或者抗干擾能力差，那么就應(yīng)該考慮 USB 芯片是否穩(wěn)定工作。 4.2 各功能模塊軟件調(diào)試 用實驗室提供的偉福仿真器 ，沁恒公司的上位機(jī)測試軟件和 創(chuàng)天中文 VC+軟件進(jìn)行調(diào)試。期間我們可以觀查 WAVE6000 中的 SFR 中的各 I/O 口的變化， WATCH 窗口各函數(shù)變量的情況。我們還可以利用 CH375 自帶的測試命令對 CH375 進(jìn)行軟件仿真觀察，也可以通過軟件設(shè)置 CH375 工作方式 2 來查看 CH375 的 ACT#引腳的電平高低來判斷CH375 工作正常與否。 在測試發(fā)送數(shù)據(jù)時可以用上位機(jī) 測試軟件進(jìn)行查看。 如出現(xiàn)問提，可照前述的硬件調(diào)試方法對硬件進(jìn)行檢測 或?qū)Τ绦蜻M(jìn)行修改 。 5 結(jié) 論 在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中，由于時間實在很緊張并且第一次做 PCB，在電路設(shè)計上還是有很多缺陷的。這個 CH375 的 PCB 板可以像 U 盤那樣熱插拔，只要單片機(jī)方面接不同的傳感器，不同的數(shù)據(jù)就可以在功能更強(qiáng)大的 PC 上更人性化的顯示出來 而且可建數(shù)據(jù)庫為更方便數(shù)據(jù)查找。這個設(shè)計提升了傳感器的便挾性，環(huán)保性，數(shù)據(jù)的安全性及信息的可視化，通過這段很艱苦的開發(fā)時間，讓自己的毅力得到了磨練，讓知識得到了擴(kuò)展，讓學(xué)習(xí)能力得 到了加強(qiáng)。 參考文獻(xiàn) 1 蕭世文 ， 宋延清 . USB 2.0 硬件設(shè)計 . 北京 ： 清華大學(xué)出版社 ， 2006： 34 2 李全利 ， 遲榮強(qiáng) .單片機(jī)原理及接口技術(shù) . 北京 ： 高等教育出版社 ， 2003.4： 19 3 南京沁恒公司 . USB 總線接口芯片 CH375中文手冊 . 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 4 周堅 .單片機(jī) C語言輕松入