1、作品简介
知名半导体厂家台湾Holtek 公司的HT42B564-x(x是版本) 是 一 款 内 置 完 整 USB 和 UART 接口功能的高性能 USB to UART Bridge 控制器,针对需与各种类型 UART 通信的产品应用而设计。该芯片采用免驱的USB HID协议与PC机进行双向通信,使用者无需了解繁琐的USB通信协议,即可轻松实现中、低速率的各种USB接口类产品。
2、方案亮点
采用HT42B564芯片的USB产品方案具有以下亮点:
①采用USB HID协议,无需再麻烦安装驱动程序(即免驱动),广泛支持最多种操作系统: Windows XP,Vista,Win 7,Win 8/8.1,Win10 。这种免驱对售后维护是很方便的!
②官方提供HID的DLL API(应用程序接口,动态链接库),方便进行程序应用编写。
③外围内置 0.25% 精度的 12MHz 振荡器用于所有 USB 模式,外接元器件简单。
④USB 接口
- 兼容 USB 2.0 全速模式
- 执行 USB 人机接口设备类 ( HID )
- D+ 引脚连接 1.5k? 上拉电阻
⑤VDDIO 引脚提供Tx&Rx电平,可以选择3.3V或5.0V或其它,可跟外界无缝设备对接!
⑥全双工UART接口,提供最大 32-byte 发送缓冲器及 32-byte 接收缓冲器。
⑦波特率支持:9600/19200/38400/57600/115200bps,通过DLL可对波特率进行修改。
3、方框图
4、硬件原理图
以下是采用HT42B564构建的一个USB HID转UART串口的小功能板的设计情况,原理图分为多个部分,下面逐一介绍:
第一部分: 主控部分
备注说明: 上图中,U3是USB通信主控芯片HT42B564,其内置了高精度晶振,可支持USB无晶振系统设计 (Crystal-less USB)。HT42B564它可完成USB枚举、配置和收发通信任务,大大减轻和解决了单片机的USB 通信难题。HT42B564可以理解成一个透明的通信装置,任何外界的设备(MCU、ARM、FPGA、DSP)可以不用考虑USB是如何实现的,只负责串口收发数据即可USB双向通信功能。; VDDIO用于对UART串口的Rx/Tx 引脚提供电平电源,通过设置跟外界的设备一样的I/O电压,无需再使用额外的电平转换IC,可令该HT42B564与外界的设备实现无缝电平对接!LED指示灯中,D1是系统电源指示用途;而D2是HT42B564的收发信号状态指示灯,当Tx 或Rx 进行通信时,该灯会闪亮一下。
第二部分: USB接口部分
备注说明: 上图中,U2是TVS 二极管阵列,具有结电容特性超低,支持USB高速信号的ESD保护使用。R3、R4、C8 、C9组成一个简单的USB信号匹配阻抗电路,如对认证要求不高,此电路可以省略,而采用直连方式。
第三部分:系统供电部分
备注说明: 上图中,U1(MD53U33) 是一款高速、高抗纹波率、高精度输出电压、支持输出短路保护的低压差LDO芯片,它的作用是把5V降压到+3.3V,为USB通信主控芯片HT42B564提供系统电源。根据外部设备的电平情况,通过跳线帽JP1 可以选择常见的接口电平: 5V 或 3.3V。F1是可恢复保险丝,进一步对系统进行过流保护。
第四部分:UART串口的通信接口部分
备注说明: 上图中,R5和R6 组成接口的过流限制功能,而TVS1器件是一个过压保护用途。根据实际需要,这些器件可以省略。
5、材料清单(BOM列表)
以下是这个电子制作的BOM列表,器件全部采购来自立创商城(http://www.szlcsc.com),PCB板的制造在深圳嘉立创完成。
6、PCB实物图
(正面图,与硬币实物的对比)
(反面图)
7、软件部分的描述
为方便用户使用这款USB to UART进行与PC电脑之间的数据通信,HT42B564 的芯片原厂Holtek 提供了动态链接库(DLL)。动态链接库 DLL 是函数可执行文件的共享库,可允许不同编程语言(如常见的VB、VC、C#、JAVA等) 的应用进行调用。使用此 DLL,用户无需耗费大量时间写 USB 相关程序,可快速开发出不同客户端的应用。这些DLL的功能函数,主要的有:
OpenFirstHIDDevice(), 用途: 打开第一个符合此PID和VID的HID设备的文件句柄。
OpenNextHIDDevice(),用途: 打开下一个符合此PID和VID的HID设备的文件句柄。
CloseHIDDevice (),用途:关闭已经打开了的HID设备的文件句柄。
SetFeature(),用途:输出(下载)数据到HT42B564的串口Tx输出端。
GetFeature(),用途:接收(上传)来自HT42B564的串口Rx输入端数据到PC电脑。
备注说明: 因版面有限,这部分的DLL用法,请参考官方的PDF文件和相关语言开放平台对DLL调用和使用方法。
除了用户可以自行编写DLL,实现自己的Windows应用程序,用户还可以直接使用原厂Hotltek提供的以下HID_UART.exe程序对USB-HID 芯片HT42B564的收发通信传输进行演示:
8、应用举例
使用这个免驱的USB芯片,可以构建很多有趣、实用的USB接口系列电子产品! 比如:
8-1、USB LCD
上图中,外置一个低成本的MCU,如STM8S003或N76E003,即可以实现一个USB LCD,可以把PC的各自信息,如电脑的CPU使用率、风扇温度、网络速度等显示再一个低成本的LCD小尺寸屏幕上,特别时候无大屏幕显示器或无人值守的系统。显示屏立创商城上有!商品编号如: C83271、C83272、C83273、C83274、C832715、C832716等等。
8-2、USB 温度传感器
上图中,外置一个低成本带AD功能的MCU和温度传感器(如模拟量、低成本的TC1047(商品编号: C129494),如N76E885(商品编号: C114652 ),即可以实现一个USB 电压表。
8-3、USB 电压表
上图中,外置一个低成本带A/D功能的MCU,如N76E885(商品编号: C114652 ),即可以实现一个USB 电压表。
9、总结
USB已经成为无数嵌入式应用的首选接口,然而从开发人员的角度来看,USB是需要相当多的固件专业知识和开发工作量的复杂协议,通过内置支持USB HID协议的芯片HT42B564 ---- 类似的芯片还包括南京芯恒公司出品的CH9326 (商品编号: C77683) ,任何外界的设备(MCU、ARM、FPGA、DSP),设计者只需要会使用串口,就可以轻松实现基于USB接口的各种新型电子产品!
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