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基于CH371的USB接口在便携式无线抄表系统的

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　　1 引言

　　usb(uNIversal serial bus—通用串行总线)是由intel，compaq，digital，ibm, microsoft，nec，northern telecom七家世界著名的计算机和通信公司共同推出的新一代总线接口标准。作为一种pc机与外设之间的高速通信接口,usb具有连接灵活、可热插拔、一种接口适合多种设备、速度高(usb1.1协议支持12mbps,usb2.0协议支持480mbps)、自动配置、无需定位及运行安装程序、可为外设提供电源、低功耗、低成本、可靠性高等优点，因而在数码相机、便携式仪器、便携式存储设备等产品中广泛应用。

　　但是，usb接口的开发一般要求设计人员对usb的标准、firmware(固件)编程及驱动程序的编写等有较深入的理解，因此限制了一般的硬件工程师对 usb接口产品的开发使用;我们在便携式无线抄表系统中使用的usb接口芯片ch371，使用简单、性能卓越，价格低廉，只要熟悉单片机编程及简单的vb 或vc应用程序编程，使一般的硬件工程师在极短的周期内就能很容易地开发出相应的usb产品。图1示出了无线抄表与管理系统的原理框图。

　　图1 无线抄表与管理系统的原理框图

　　2 usb总线的通用接口芯片ch371简介

　　ch371是usb总线的通用接口芯片。

　　如图2所示，在本地端，ch371具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机、dsp、mcu等控制器的系统总线上;在计算机系统中，ch371的配套软件提供了简洁易用的操作接口，与本地端的单片机通信就如同读写硬盘中的文件。ch371屏蔽了usb通信中的所有协议，在计算机应用层与本地端控制器之间提供端对端的连接。基于ch371，不需要了解任何usb协议或者固件程序甚至驱动程序，就可以轻松地将并口、串口的产品升级到usb接口。

　　图2 ch371芯片原理图

　　它具有以下特点:

　　(1) 屏蔽usb协议，在计算机应用层与本地端之间提供端对端的连接;

　　(2) 两种通信模式:单向数据流模式、请求加应答模式，支持伪中断;

　　(3) 自动完成usb配置过程，完全不需要本地端控制器作任何处理;

　　(4) 标准的usb v1.1接口，即插即用，d+引脚内置上拉电阻;

　　(5) 内置4个端点，支持usb的控制传输、批量传输、中断传输;

　　(6) 通用windows驱动程序，提供设备级接口和应用层接口;

　　(7) 通用的本地8位数据总线，4线控制:读选通、写选通、片选输入、中断输出;

(8) 占用16个地址，可选直接地址方式或者复用地址方式;

　　(9) 内置输入输出缓冲区，以中断方式通知本地端控制器传输数据;

　　(10) 内置硬件实现的i2c主接口，应用层可以直接读写外挂的i2c从设备;

　　(11) 在主控方式下可以提供16根输入信号线或者12根独立控制的输出信号线;

　　(12) 内置上电复位，提供高电平有效复位输出和低电平有效复位输出;

　　(13) 内置可选的看门狗电路watch-dog，为本地端控制器提供监控。

　　3 ch371在基于单片机的无线抄表仪中的硬件接口设计

　　图3示出的是ch371与mcu的硬件接口简图，因此对mcu at89c52的硬件连接比较简略，主要是在该系统的设计中，如晶振的选择连接以及复位电路等没有什么特殊的要求，而ch371的复位完全可以采用单片机复位电路产生的复位信号。带i2c接口的串行eeprom 24c01的作用是用于存储产品的vid、pid、设备序列号等信息，只要地址不相同就可以挂接多片带i2c接口的外围芯片，用户可以利用提供的动态连接库的函数非常方便地完成对串行eeprom的读出和写入相应的信息。当然系统设计中也可以没有eeprom，ch371将使用默认的vid、pid、产品描述符和电源描述符，并且没有设备的序列号。