該系統(tǒng)的程序設計主要包括兩大部分,分別是USB接口部分固件程序和計算機端的CH372驅動程序。前者主要包括了單片機和CH372的初始化、讀寫接口程序和中斷服務程序;后者包括了USB設備的驅動程序和相關應用程序的編寫。這里主要介紹USB接口部分固件程序。
在本例中CH372工作在內部固件模式,通過8位并行數(shù)據(jù)總線掛接到單片機AT89C51上,并通過端點2上的上傳端點和下傳端點完成USB數(shù)據(jù)的讀寫。在本地端,CH372芯片以內置的固件程序自動處理了USB通信中的基本事務,在計算機端,提供了驅動程序的應用層調用接口,用以完成USB設備與計算機間的通信。
由于CH372支持內部固件模式,以內置的固件程序自動處理USB通信中的基本事務,所以程序設計不需要考慮USB枚舉配置過程,大大簡化了程序。
1.變量定義和基本操作函數(shù)
該部分主要包括了CH372命令、數(shù)據(jù)端口地址的定義,對操作命令碼的定義,延時函數(shù)以及CH372的數(shù)據(jù)讀寫和寫命令基本操作函數(shù)等幾部分內容。
(1)變量的定義。
該部分主要包括了對CH372命令、數(shù)據(jù)端口地址、USB數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及操作命令代碼的定義,其程序代碼如下:
(2)基本操作函數(shù)。
該部分是進行CH372讀寫的基本操作程序,主要包括以下幾個函數(shù)。
函數(shù)DelayMs:延時毫秒。
函數(shù)Delayus:延時微秒。
函數(shù)WR_CH372_CMD_PORT:向CH372命令端口寫命令數(shù)據(jù)。
函數(shù)WR_CH372_DAT_PORT:向CH372數(shù)據(jù)端口寫數(shù)據(jù)。
函數(shù)RD_CH372_DAT_PORT:從CH372命令端口讀數(shù)據(jù)。
?、俸瘮?shù)DelayMs:在CH372讀寫過程中需要用到毫秒延時,該函數(shù)可以滿足要求,程序代碼如下。
?、诤瘮?shù)Delayus:在讀寫命令的過程中經常要用到微秒的延時,該函數(shù)可以用來調用,其程序代碼如下。
③函數(shù)WR_CH372_CMD_PORT:用以向CH372命令端口寫命令數(shù)據(jù),周期不小于4μs,如果太快則延時,其程序代碼如下。
?、躓R_CH372_DAT_PORT:用以向CH372數(shù)據(jù)端口寫數(shù)據(jù),周期不小于1.5μs,如果太快則延時,其程序代碼如下。
⑤RD_CH372_DAT_PORT:用以從CH372命令端口讀數(shù)據(jù),周期不小于1.5μs,如果太快則延時,其程序代碼如下。
2.系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)初始化包括單片機的初始化和CH372的初始化。單片機的初始化主要是完成外部中斷INTO、I/O口等的初始化,程序較為簡單,在這里不做詳細介紹。CH372初始化主要用以其上電復位后,將默認的工作模式(未啟用模式)初始化為外部固件模式或內部固件模式,并檢查CH372的工作狀態(tài)是否正常,以便對錯誤進行及時處理。其流程圖如下圖所示。
CH372初始化的程序代碼如下。
3.讀寫接口函數(shù)及中斷服務函數(shù)
本例中CH372工作在內部固件模式,使用端點2的上傳端點和下傳端點。CH372芯片專門用于處理USB通信,在檢測到USB總線的狀態(tài)變化時或者命令執(zhí)行完成后,CH372以中斷方式通知單片機進行處理。
該部分主要包括以下3個函數(shù)。
函數(shù)CH372_RD_EP2:CH372的讀取數(shù)據(jù)程序。
函數(shù)CH372_WR_EP2:CH372的寫數(shù)據(jù)程序。
函數(shù)CH372_lnt0:CH372中斷服務程序。
(1)CH372的讀取數(shù)據(jù)函數(shù)CH372_RD_EP2。
該函數(shù)主要用以實現(xiàn)從CH372端點2的上傳端點讀出上位機發(fā)來的數(shù)據(jù),單次的最大長度為64字節(jié),當收到上位機數(shù)據(jù)后產生USB_INT_EP2_OUT(02)中斷。其程序代碼如下。
(2)CH372的寫數(shù)據(jù)函數(shù)CH372_WR_EP2。
該函數(shù)主要實現(xiàn)向CH372端點2的上傳端點寫入Length長度的數(shù)據(jù),單次最大長度為64字節(jié),當上位機接收數(shù)據(jù)后產生USB_INT_EP2_IN(OA)中斷。其程序代碼如下。
(3)CH372的中斷服務函數(shù)CH372_1nt0。
該函數(shù)為外部中斷服務函數(shù),主要用以響應USB接口芯片的中斷。中斷服務函數(shù)的工作步驟如下。
①單片機進入中斷服務程序時,首先執(zhí)行GET_STATUS命令獲取中斷狀態(tài)。CH372在GET_STATUS命令完成后,將INT#引腳恢復為高電平,取消中斷請求。如果通過上述GET_STATUS命令獲取的中斷狀態(tài)是下傳成功,則單片機執(zhí)行RD_USB_DATA命令從CH372讀取接收到的數(shù)據(jù),CH372在RD_USB_DATA命令完成后釋放當前緩沖區(qū),從而可以繼續(xù)USB通信。單片機退出中斷服務程序;如果通過上述GET_STATUS命令獲取的中斷狀態(tài)是上傳成功,則單片機執(zhí)行WR._USB_DATA命令向CH372寫入另一組要發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果沒有后續(xù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送,單片機就不必執(zhí)行WR_USBDATA命令。
?、趩纹瑱C執(zhí)行UNLOCK_USB命令。
CH372在UNLOCK_USB命令完成后釋放當前緩沖區(qū),從而可以繼續(xù)USB通信。
③單片機退出中斷服務程序。
如果單片機已經寫入了另一組要發(fā)送的數(shù)據(jù),則CH372被動地等待USB主機在需要時取走數(shù)據(jù),然后繼續(xù)等待CH372向單片機請求中斷,否則結束。
CH372的中斷服務函數(shù)的程序代碼如下:
注意事項
1.硬件方面
(1)在設計PCB板時應注意:退耦電容C3和C4盡量靠近CH372的相連引腳;UD+和 UD-信號線貼近平行布線,盡量在兩側提供地線或者覆銅,減少來自外界的信號干擾;盡量縮短XI和XO引腳相關信號線的長度,在相關元器件周邊環(huán)繞地線或者覆銅。
(2)為進一步地保護CH372的UD+和UD-信號線,對于需要頻繁帶電插拔USB設備的應用場所或靜電較強的環(huán)境,建議在電路中增加USB信號瞬變電壓抑制器件。
(3)對于支持睡眠功能的CH372芯片,在其睡眠期間,應該使CH372的各個I/O引腳(除RSTI引腳)處于懸空或者高電平狀態(tài),避免產生不必要的上拉電流。
2.軟件方面
在單片機程序設計中,應注意命令的延時及讀取數(shù)據(jù)的時間間隔。主程序在檢測到USB設備連接后,等待數(shù)百毫秒再對其進行操作。