USB 芯片CH375的评估板说明及应用参考

概 述

本评估板采用USB 总线接口芯片CH375 和通用的MCS51 系列单片机构成(后面的大多数说明也适用于其它单片机),用于演示CH375 的USB-HOST主机接口功能和USB 设备接口功能。本评估板可以读写U 盘(闪盘、USB闪存盘、USB 外置硬盘、USB 读卡器等);可以作为USB设备与计算机相连接,例如自行设计的专用U 盘等;通过相关程序,还可以操作其它USB设备,例如USB打印机等,或者与另一块CH372 评估板或者CH375 评估板进行对连,互传数据。

另外,评估板通过USB 总线转接芯片CH341 提供USB 与串口的转换,用于演示CH341 通过USB提供仿真串口的应用,可以用于将原串口产品升级到USB 产品。

评估板的硬件

评估板的原理图和PCB 请参考CH375SCH.PDF 文档。下面是元器件说明。

评估板中的主要器件有单片机U1,USB 主机和设备双用接口芯片CH375,USB 转串口芯片CH341。

其中,CH375 和CH341 同时提供SOP28封装的贴片焊接位置和DIP28封装的插座,初期调试时建议用SOP28 转DIP28 的转换板。为了避免引线太长引入信号干扰,使用转换板时,建议用转换板上自带的时钟振荡电路(晶体和电容)。

评估板中U9是SRAM-62256,提供了32KB的外部RAM,地址是0000H到7FFFH,用于在单片机读写U 盘时进行数据缓冲。实际应用中可以不需要这么大的缓冲区,有些示例程序只需要使用512字节的外部RAM,所以最终产品也可以用内置1KB 外部RAM 的51 单片机代替评估板中的单片机及U9,从而节约产品体积和综合成本。

评估板有两个USB 端口:左边的P1 连接CH375,如果演示USB 主机方式的应用,那么P1 应该连接外部的目标USB 设备,例如U 盘等,如果演示USB 设备方式的应用,那么P1 应该连接计算机;右边的P2 连接CH341,用于连接计算机提供USB 仿真串口。

晶体X1 为标准12MHz,USB 主机比USB设备要求更高的频率精确度,X1 的误差要求小于0.4‰,普通的12MHz 晶体基本上可以满足要求,另外,振荡电容C1、C2 的容量也会少量影响振荡频率。强烈建议缩短相关引线的长度,以减少干扰。

电阻R1 的阻值为2 欧姆到10 欧姆之间,用于限制输出给外部USB 设备的电流,避免在U 盘等USB 设备刚插入时造成电源电压的短时间下降,甚至引起CH375 或者单片机非正常复位或者内部RAM数据错误。如果是USB 外置硬盘,那么应该将电阻R1 换成直流电阻较小的电感,或者另外用一组5V电源直接提供更大的工作电流(500mA以上)给外置硬盘。另外,USB-HOST 插座的电源退耦电容C24的容量不能太小,容量大些(应该大于100μF)可以减少在USB 设备刚插入时的电源电压的波动。

电容C3 和C5用于向CH375 和CH341 提供可靠的上电复位,容量为0.01uF到1uF。电容C4 和C6用于内部电源节点退耦从而降低USB 传输过程中的EMI,是可选器件,容量为1000pF到0.1uF,可以选用普通的103 贴片电容。如果实际产品电路中有μP 监控电路,那么应该为CH375和单片机提供同一个复位信号,并且去掉C3 或者C5。

端口P5 为外部电源输入插座,输入电压为8V 到15V之间,极性为外负内正,建议外部输入电流不要小于200mA,否则在U 盘读写期间可能电流不足。端口P3 包含电源引脚和单片机的串口引脚,可以用于连接外部5V电源,或者提供单片机串口与外界其它电路的连接。如果不从端口P5输入外部电源,也可以从P3 端口的1 脚和2脚直接输入稳压后的5V 电源。

端口J2 是RS232 串口,可以通过3 芯串口交叉线连接计算机或者连接其它RS232 设备,串口交叉线要求两头9 孔,2 脚与3 脚交叉,5 脚直通。

端口P4 是CH341 的外界接口,提供TTL 电平的异步串口,可以连接外界单片机的串口引脚或者连接TTL 电平的串口设备,用于将原串口产品升级为USB 产品(实际是由CH341提供USB 仿真串口)。如果与CH341芯片相连接的串口产品或者单片机不需要硬件速率控制(未使用CH341的发送允许输入TEN#和接收就绪输出RDY#),那么应该将P4 的5 脚RDY 和6 脚TEN 短接,使CH341的TEN#引脚为低电平,直接允许CH341 串口发送。

端口P6 为预留的对外接口,可以用于连接CH374 评估板或者其它外部电路。