基于CH341S的USB接口设计与实现

严培林 周 涛 ( 解放军蚌埠坦克学院 蚌埠 233050) 【 摘 要】利用 CH 341S 接口芯片的 EP P 并行接口功能 , 可设计 USB 通用控制接口, 以实现计算机控制系统对 外设的读写控制。 介绍了基于 CH 341S 的 U SB 接口设计的硬件电路原理及软件控制程序 , 提供了较完整的设计 方案。且方案已在多外设的 “ 通信模拟训练系统”中得到应用, 控制方法灵活、读写数据快、系统工作稳定可 靠。 【 关键词】CH341S USB 接口 外设
别接 30p 电容 接 地, 构 成 振荡 电 路。将 CH341S 的 SDA 端接地, 使 CH 341S 定义为 EPP 并行接口功能 , 此功能可提供写信号 W R # 、 数据信号 DS # 、 地址信 号 AS# 和并行数据 D0-D7。 1. 2 CH341S 与外设总线接口电路设计 为满足外设控制的需要 , 外设总线定义为: 双向数 据总线( D 0-D7) 、 低位地址总线( A 0-A 7) 、 高位地址总 线 ( A8-A13) 和控制信号 ( 读写信号 R/ W 、 低位地址清 零信号 L Adrr “ 0” ) , 如图 2 所示。 数 据 总 线: 由 74L S245 和 74L S574 完 成 CH 341S 的数据输入和输出。CH 341S 的数据端 ( D 0D7) 与读数据接口 RDat a 和写数据接口 WDat a 的数 据线对应连接。RDat a 的选通信号由时序控制电路的 WDat a 接 R/ W dat a 信号和 WR# 的求反信号控制。 口的控制信号由时序控制电路的 R/ W dat a 信号和 WR# 信号控制。 高 位地址 总线 和控制 信号: 由高位 地H 341S 的数据端与 HAddr 的数据输入端对应连接, HA ddr 的控制端由 CH 341S 的 AS# 和 WR# 信号控制。H Addr 输出的控制信号 为外设提 供高位 地址 ( A8-A13) 、 读写控 制信号 ( R/ ) 和低位地址清零信号 ( “ 0 )。 W L Addr ” 低 位 地 址 总 线 : 由 低 位 地 址 接 口 L Addr ( 74LS 393) 产生。该电路是一个计数器, 计数脉冲来自 时 序控制电路的 W add 信号, 它的清零端 ( M R) 与
中图分类号 : T P 333 文献标识码 : A ABSTRACT M aking use o f EP P par allel interfa ce function of CH341S int er face chips, U SB curr ent co ntro l inter face is designed to carr y o ut reading and w r iting co nt ro l for the outside equipment s. Har dwar e circuit design and softw ar e co nt ro l pro gr amming w hich ar e based of CH341S int erface chips ar e intr oduced in the paper , w hich pro vides mor e co mpleted designing pr oject fo r the r ea der s. T he pr o ject has been applied in the “ co mmunica tio n simulation t raining system " o f the m ultiple o ut side equipments. T he contr ol method is ag ile, the speed o f dat a reading a nd w rit ing is fa st and the w or k of the system is st eady g oing and r eliable. 341 , , KEYWORDS CH S U SB interfa ce outside equipments
1 硬件设计
硬件设计主要 包 括 : U SB 口 与 CH341S 接 口电 路 设计、 时序控制电 CH 341S 与外设总线接口电路设计、 路设计和外设接口电路设计等。其控制系统如图 1 所 示。 1. 1 USB 口与 CH341S 接口电路设计 计算机的 USB 口提供了数据通信线 ( D+ 、 D-) 和 5V 电源, USB 口与 CH 341 S 的接口电路 如下页图 2 所示。 USB 口的 + 5V 电源 ( 1 脚) 接 CH341S 的电源端 ( VCC ) , 并为接口板提供 5V 电源; USB 口的地线 ( 4 脚) 接 CH341S 的地线端 ( GND) , 并与接口电 路地线 连 接。 在 CH 341S 的 V 3 端 接 0. 1 F 电 容 到 地。 CH341S 的 X0 和 X1 端接 12MHz 晶振 , 并在 两端分
在计算机控制系统中, 通常要求计算机控制接口 提供数据总线、 地址总线、 读写信号等控制信号, 以满 足计算机对外设读写控制的需要。 CH341S 是一个 USB 总线的转接芯片 , 通过 U SB 总线提供串行口、 并行口和打印机接口。 本文介绍利用 341 的 并行接口功能来设计 CH S EP P U SB 通用控制 接口。 为防止外设对计算机系统的影响, 对外设的控制 采用间接读写数据的方式, 并可通过跳线来调整读写 外设数据的周期。
2 工作原理
2. 1 读外设数据 用 写 地 址 函 数 WAddr ( ) 对 CH 341S 写 地 址操作 , 将高位地址和控制 信号 写入 高位地 址接 口 HAddr , 由此选择相应的外 设、 关闭 写接 口 WDat a 和
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基于 CH 341S 的 U SB 接口 设计与实现
图 2 CH 341 S 控制接口原理图
HAddr 输出的 L Addr “ 0” 信号连接。 1. 3 时序控制电路设计 为了满足对外设的读写数据的时序要求 , 设计了 可调整的时序控制电路。电路由 74L S 393 和 74LS 154 等组成 , CH 341S 的 DS# 信号经反向后与 74L S393 的 计数端 ( CL K ) 连接, 74L S 393 的 Q 0Q 3 接到 74LS 154 的 A -D , 74L S 154 可分别输出 读写数据信号 ( R / W dat a) 、 低位地址 信号 ( W add) 和时 序控制 信号 ( 清 “ 0” ) 。时 序 控 制 信 号 连 接 到 74LS 393 的 清 “ 0” 端 ( M R ) , 用来控制读写一个外设数据的周期, 根据需要 可进行适当调整。读写一个外设数据的最小周期为 2 个 DS # 脉冲 , 最大周期为 15 个 DS # 脉冲。 1. 4 外设接口电路设计 外 设 接口 总线 提供 了 8 位 双向 数 据总 线 ( D07) 、 14 位地址 总线 ( A 0-A 13) 和 读写控 制信号 ( R / D 在电路设计时 , 可用高位地址 ( A 8-A 13) 选通某一 W) 。 外设( 可选 64 个外设) , 用低位地址 ( A0-A7) 选通外设 的某一输入( 输出 ) 端口 ( 256 个输入端口和 256 个输 出 端口 ) , 用读写控制信号 ( R / W ) 对外设进行读或写 控制。
* 200703-15 收到 , 2007-0802 改回
* * 严培林 , 男 , 1958 年生 , 副教授 , 研究方向 : 军事通信教学和科研工作。
第 20 卷 第 10 期
电脑开发 与应用
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低位地址清“ 0” , 为读所选外设的输入数据做好准备。 用读 数据函数 RData ( ) 对 CH341S 进行读 操 作 , 读取外设一批数据。在初始状态 , 外设的 0 端口数 据 已 被 选通 , 数据 通 过 外 设 总线 加 到 读 数 据 接 口 RData 。 当进行第 1 个读操作时 , 时序控制电路产生的 R / W dat a 信号选通读数据接口 RDat a, 将外设的数据 读入计算机。在读操作结束时, CH341S 产生的 DS # 信号的上升沿控制时序控制电路 , 输出 W add 信号 , 使得低位地址加 1, 选通外设的下一个输入端口。 当进行第 2 个读操作时 , DS# 信号的上升沿控制 时序控制电路, 产生的清“ 0” 信号 , 使时序控制电路回 到初始状态, 为读下一数据做好准备。 重复上述操作 , 可连续读入外设端口数据。 当需要
3 软件设计
3. 1 CH341S 的驱动程序设计 CH 341S 的驱动程序由商家提供 , 安装即可。 3. 2 CH341S 接口控制程序设计 CH341S 接口控制程序在商家提供的动态库中, 直接 调 用 即 可。 主 要 的 控 制 程 序 由 打 开 设 备 函 数 CH341OpenDevice( ) 、 关闭设备函数 读数据函数 CH 341Clo seDevice ( ) 、 CH341EppReadDat a( ) 、 写数据函数 CH341EppW rit eDat a( ) 、 写地址函数 341 ( ) 等。 CH EppW rit eAddr 3. 3 CH341S 控制系统程序 打开设备程序设计
改变外设时, 重复 操作, 修改高位地址即可。 2. 2 向外设写数据 用写地址函数 WAddr ( ) 对 CH 341S 写地址操 作, 将 高 位 地 址 和 控 制 信 号 写 入 高 位 地 址 接 口 打开写接口 W Dat a 和 HAddr , 由此选择相应的外设、 低位地址清“ 0” , 为所选外设的写数据作好准备。 用写数据函数 WDat a ( ) 对 CH 341S 进 行写操 作 , 可将一批数据写入外设的输出端口。 当进行第 1 个写操作时 , 通过 CH341S 将数据写 入 Wdat a, 并通过总线传至外设。当写操作结束时 , CH 341S 产生的 DS # 信号的上升沿控制时序控制电 路 , 输出 W add 信号, 使得低位地址加 1。变化的地 址信号 , 将总线上的数据写入所选定的输出端口。 当进行第 2 个写操作时 , DS # 信号的上升沿控制 时序控制电路, 产生的清“ 0” 信号 , 使时序控制电路回 到初始状态, 为写下一数据作好准备。 重复上述操作 , 可连续向外设输出端口写入数据。 当需要改变外设时 , 重复 操作 , 修改高位地址即可。