原创 USB学习笔记1：CH372硬件电路

USB学习笔记1：CH372硬件电路<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

相比于PDIUSBD12来说，CH372简单易用很多，它具有内置固件模式，屏蔽了USB协议，还具有灵活的外部固件模式，适合于多种应用场合。

USB 2.0 标准规定了以下三种传输速率：

1. 低速模式传输速率为1.5Mbps，多用于键盘和鼠标。

2. 全速模式传输速率为12Mbps。

3. 高速模式传输速率为480Mbps。

CH372兼容USB2.0，但不是USB2.0设备，不能用于高速(480Mbps)操作。

通过下面命令修改：

CMD_SET_USB_SPEED   0x04                   

/* 设置USB总线速度, 在每次CMD_SET_USB_MODE设置USB工作模式时会自动恢复到12Mbps全速 */

/* 输入: 总线速度代码 */

//00H=12Mbps全速FullSpeed（默认值）,

//01H=1.5Mbps（仅修改频率）,

//02H=1.5Mbps低速LowSpeed

CH372引脚配置和引脚分配：

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CH372硬件连线图

晶体X1、电容C1 和C2——用于CH372 的时钟振荡电路。

晶体X1 的频率是12MHz；

C1 和C2 是容量为15pF～30pF的独石或者高频瓷片电容。

电容C3——用于CH372内部电源节点退耦。

C3 是容量为4700pF~0.02μF的独石或者高频瓷片电容。

如果CH372 的电源电压为3.3V，那么应该将V3 引脚与VCC 引脚短接，共同输入3.3V 电压，并且电容C3 可以省掉。

电容C4和C5——用于外部电源退耦。

C4 是容量为0.1μF的独石或者高频瓷片电容。

电阻R1——（串在USB电源与本板电源之间）是为了便于双电源供电，防止两个电源电压不同冲突。

计算机USB供电：

USB 总线提供的电源电流最大可以达到500mA，一般情况下，低功耗的USB 产品可以直接使用USB总线提供的5V电源。此时单片机也是使用计算机给USB的5V电源，单片机系统不需要外接电源，也可以省略电阻R1，但必须保证500mA能满足整个单片机系统的电流要求。

单片机外接电源：

可以通过阻值约为1Ω的电阻R1连接USB总线的5V电源线与USB产品的5V常备电源，并且两者的接地线直接相连接。这样可以防止两个电源电压不同冲突。

P1接线：

P1是USB端口，USB总线包括一对5V 电源线和一对数据信号线，通常：

红色——+5V电源线；

黑色——接地线GND；

绿色——D+信号线；

白色——D-信号线。

电阻R2——充放电使USB复位。

可选电阻R2 用于在电源断电后将电解电容C5中的电能及时释放掉，使VCC 及时下降到0V，确保在下次通电时CH372 能够可靠地上电复位。

为使CH372 能够可靠复位，电源电压从0V 上升到5V 的上升时间应该少于100mS，所以电容C5 的容量和电阻R1 的阻值都不能太大。

设计印刷板PCB时注意：

①    退耦电容C3和C4尽量靠近CH372 的相连引脚；

②    使D+和D-信号线贴近平行布线，尽量在两侧提供地线或者覆铜，减少来自外界的信号干扰；

③    尽量缩短XI 和XO引脚相关信号线的长度，为了减少高频时钟对外界的干扰，可以在相关元器件周边环绕地线或者覆铜。

CH372与单片机连接

有两种方式：非总线扩展和总线扩展。

连接单片机I/O（非总线扩展）

单片机可以用普通的I/O引脚模拟出8位并口时序操作。

CH372 芯片。在普通的MCS-51 系列简化单片机的典型应用电路中，CH372 的CS#固定为低电平，一直处于片选状态，U5的P1 端口作为8位双向数据总线，在单片机程序中，可以控制各个I/O引脚模拟并口时序与CH372 进行数据交换。

缺点是占用了单片机的I/O口，CH372一直处于片选状态。

连接单片机总线（总线扩展）

关于单片机总线方式可以参考我的另一篇博文。

这种方式的优点是节省了单片机I/O口引线，通过地址选择CH372。74LS373的作用是对地址进行锁存。74LS373可以用74LS573/74HC573代替，好处是74LS373的管脚排列不整齐，D0~Q0管脚不是相对排列，而74LS573的是相对排列，有利于PCB布线和在万用版、面包板上排线。

74LS373管脚图

74LS573管脚图

    总线扩展方式中的74LS138起到地址译码产生片选信号的作用。CH372 芯片的片选地址范围为B000H-BFFFH，而实际上CH372 只需要占用两个地址：地址BXX1H用于写命令，地址BXX0H 用于读写数据。

总线扩展方式中的地址锁存和地址译码可以用CPLD完成。简单几行Verilog命令就可以实现对CH372的操作，而且有利于其他总线扩展方式芯片的操作，省去了对应单片机操作每个总线扩展方式芯片所必须的锁存芯片74LS573/74LS373。

CPLD选择Xilinx公司的XC9572-PLCC84。具体请参见我的另外一篇博文。

参考资料：

1）实用USB 术语 

http://www.maxim-ic.com.cn/appnotes.cfm?an_pk=3803

2）CH372 中文手册（一）

3）74LS373手册

4）74LS573手册