《现代电子技术》2006 年第 18 期总第 233 期 　 新型元器件 基于 CH375 实现单片机读写 U 盘 黄平平1 ,吉荣廷2 ,沈大鹏2 (1. 内蒙古工业大学 信息工程学院 　内蒙古 呼和浩特 　010051 ;2. 呼和浩特铁路局科研所 　内蒙古 呼和浩特 　010050) 摘 　要 :介绍了一种 USB 总线的通用接口芯片 C H375 ,并在此基础上提出了一种外部单片机读写 U 盘的基本方法及其 硬件连接方法 。单片机只要在原硬件系统中增加 1 个 C H375 芯片就可以直接调用 C H375 提供的子程序库来直接读取 U 盘中的数据 ,从而实现了普通单片机与 U 盘的通讯 、方法简单 、便于操作 、综合成本比较低 ,具有较大的推广应用价值 。 关键词 :U 盘 ;C H375 ;接口芯片 ;单片机 中图分类号 : TP333. 2 　　　　　文献标识码 :B 　　　　　文章编号 :1004 373X(2006) 18 013 03 Communication bet ween MCS 51 and the Flash Disk Based on CH375 HUAN G Pingping1 , J I Rongting2 ,SH EN Dapeng2 (1. School of Info rmation Engineering , Inner Mongolia University of Thchnology , Ho hhot ,010051 ,China ; 2. The Reaserch Institute of Ho hhot Railway Bureau , Ho hhot ,010050 ,China) Abstract :A general purpose interface chip C H375 for USB is introduced in this paper. Based on which a new method of u sing external single chip microcomputer to connect with the flash disk is given. Only add one C H375 chip to the single chip mi crocomp uter′s hardware system ,the operator can use the program given by the C H375 to read the data f rom the flash disk and realize the communication between the single chip microcomp uter and the flash disk. This method is very simple and can be op erated easily. Keywords :U SB ;CH375 ;interface chip ;single chip microcomputer 　　目前 U 盘以其体积小、易携带、容量大 、使用方便等 特点成为很常用的移动存储设备 。但是一直以来人们对 U 盘的使用仅限于 U 盘与计算机之间的通讯 。U 盘与单 片机之间的通讯还是一个陌生的领域 。现在 ,已经出现了 一种 USB 通用总线接口芯片 CH375 ,该芯片可以完成使 U 盘与单片机进行直接通讯的功能 。 1 　芯片介绍 (1) 功能简介 CH375 是一种 USB 总线的通用接口芯片 ,可以方便 地挂接到单片机的控制总线上 。同时 ,C H375 的 USB 主 机方式支持常用的 USB 全速设备 ,外部单片机可以通过 C H375 按照相应的 USB 协议与 USB 设备通讯。而且 ,单 片机可以直接调用子程序库读写 U 盘中的文件数据 ,硬 件上只需在原单片机系统中增加一个 CH375 芯片 ,综合 成本较低。 (2) 性能 CH375 支 持 全 速 的 USB HOST 主 机 接 口 , 兼 容 USB V2. 0 ,外围元器件只需要晶体和电容 ;支持动态切换 主机与设备方式 ;支持常用的 12 Mb/ s 全速 USB 设备 ;支 持 USB 设备的控制传输 、批量传输、中断传输 ; 可自动检 测 USB 设备的连接与断开 ; 提供设备连接和断开的事件 通知 。其并行接口包含 8 位数据总线 ,4 线控制 :读选通、 写选通 、片选输入 、中断输出。支持 5 V 电源电压和 3. 3 V 电源电压 , C H375 芯片还支持低功耗模式 。芯片内置了 电源上电复位电路 ,一般情况下 ,不需要外部提供复位。 其正常工作时需要外部为其提供 12 M Hz 的时钟信号 。 (3) 封装 该芯片采用 SOP 28 封装 , 可 以 用转 换板 转换 到 DIP28 。其封装结构如图 1 所示。 图 1 　C H375 封装结构图 (4) 主要管脚介绍 第 1 管脚为 IN T # 端 ,在复位完成后为中断请求输 收稿日期 :2006 05 16 出 ,低电平有效 。 31 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 

3 消 费 电 子 黄平平等 :基于 C H375 实现单片机读写 U 盘 2 第 2 管脚为 RSTI ,外部复位输入 ,高电平有效 ,内置 下拉电阻。 第 3 ,4 管脚为 WR # ,RD # 。 第 5 管脚为 TDX 端 ,仅用于 USB 主机方式 ,设备方 式只支持并口 ,在复位期间为输入引脚 ,内置上拉电阻 ,如 果在复位期间输入低电平那么使能并口 ,否则使能串口 , 复位完成后为串行数据输出 。 第 6 管脚为 RXD ,为串行数据输入端。 第 7 管脚 NC 为空脚 ,必须悬空处理 。 第 8 管脚 A0 为地址线输入 ,区分命令口与数据口 ,当 A0 = 1 时可以写命令 ,当 A0 = 0 时可以读写数据。 第 10 ,11 管脚为 UD + 、UD - ,为 USB 总线的 D + 和 D - 数据线端。 第 15～第 22 端为 8 位双向数据总线 。 第 24 管脚为 ACT # 端 ,在内置固件的 USB 设备方式 下 USB 设备配置完成状态输出 ,低电平有效 。 2 　硬件结构 CH375 的 TXD 引脚通过 1 kΩ的下拉电阻接地或者直 接接地 ,从而使 CH375 工作于并口方式。图 2 为 CH375 与 普通的 MCS 51 单片机在并口方式下的连接电路。 图 2 　CH375 与单片机在并口方式下的连接电路 该系统中 ,C H375 芯片可以通过 8 位被动并行接口的 0 , RD , WR , CS ,AO 直接挂接到单片机 89C52 的 D7 系统总线上。USB 总线包括一对 5 V 电源线和一对数据 信号线。USB 插座 P1 可以直接连接 USB 设备 ,必要时可 以在提供给 USB 设备的 + 5 V 电源线上串接具有限流作 用的快速电子开关 。USB HOST 主机方式对时钟频率 的准确性要求较高 。如果电源上电过程较慢并且电源断 电后放电时间较长 ,那么 C H375 将不能可靠复位 。可以 在 RSTI 引脚和 VCC 之间跨接一个电容 ,并且可以减少干 扰 。在设计印刷线路板 PCB 时 ,要尽量将退耦电容靠近 C H375 的相连引脚 ,使 USB 总线的数据线贴近平行布线 , 尽量在两侧提供地线或者覆铜 ,减少来自外界的信号干 41 扰 。尽量减少振荡电路相关信号线的长度 ,同时可以在相 关元件的周边环绕地线或者覆铜 ,以达到减少高频时钟对 外界的干扰 。 3 　软 　件 C H375 提供了 U 盘文件级子程序库 ,单片机可以直 接调用子程序读写 U 盘的文件数据。C H375 的 U 盘文件 级子程序库支持常用的 FA T12 ,FA T16 和 FA T32 文件系 统 ,支持 U 盘最大容量 100 GB 。单片机不需要考虑文件 系统 ,只要了解文件名 、文件长度等基础知识。一个 U 盘 中可以有多个文件 ,每个文件都是一组数据的集合 ,以文 件名区分和识别 。 子程序库对 U 盘文件的读写方式分为 2 种 :扇区模式 和字节模式 。在扇区模式下 , 以扇区 ( 每个扇区通常是 512 B) 为基本单位对 U 盘进行读写操作 ,所以读写操作比 较快 ,但是在通常情况下需要额外的文件数据缓冲区 ,额 外的文件数据缓冲区必须是扇区长度 512 的整数倍 ,所以 适用于 RAM 多 、数据量大、频繁读写数据的单片机系统。 在字节模式下 ,以字节为基本单位对 U 盘文件进行读写 , 读写速度较慢 ,但是不需要额外的文件数据缓冲区 ,使用 方便 ,对大多单片机系统都比较适用 。每次新建或者打开 一个文件后 ,默认为扇区模式 ,支持以扇区为基本单位的 读写操作 。当执行一次以字节为基本单位的操作命令后 将自动进入字节模式。 常用的子程序有 : C H375Init ,初始化 CH375 芯片 ,可 以用 C H375Liblnit 代替 。C H375DiskConnect ,查询 U 盘 是否连接 ,建议不要频繁查询。CH375DiskReady ,查询 U 盘是否 准 备 就 绪 , 通 常 只 有 在 就 绪 后 才 能 正 常 读 写。 C H375FileOpen , 打 开 指 定 名 称 的 文 件 或 者 目 录。 C H375FileCreate ,新建文件并打开 ,如果文件已经存在则 先删 除 后 再 新 建 。CH375FileClose , 关 闭 当 前 文 件。 C H375FileLocate ,以 扇 区 为 单 位 移 动 当 前 文 件 指 针。 C H375FileReadX ,以扇区为单位从当前文件读取数据。 C H375FileWriteX ,以扇区为单位向当前文件写入数据。 C H375ByteLocate ,以字节为单位移动当前文件指针 ,进入 字节模式 。C H375ByteRead ,以字节为基本单位从当前文 件读取数据 ,进入字节模式 。C H375ByteWrite ,以字节为 单 位 向 当 前 文 件 写 入 数 据 , 进 入 字 节 模 式。 C H375File Enumer () ,需要查询文件时 ,可以通过该子程 序进行枚举 ,方法是以通配符 代替需要查询的文件名中 的全部或部分字符。 下面是单片机针对 U 盘的以字节为单位进行读写操 作的流程 :读操作示例如图 3 所示 。 写操作示例如图 4 所示。 在流程中涉及到的参数是 : 在 mCmdParam. Open. mPat hName 中提供文件名 ,包括完整的路径名 ;在 mCmd © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 

1 《现代电子技术》2006 年第 18 期总第 233 期 　 新型元器件 Param. ByteLocate. mByteOff set 中指定起始读写位置 ; 在 mCmdParam. Create. mPat hName 中指定新文件的路径名 和文件名 ;在 mCmdParam. ByteWrite. mByteCount 中指定 需要 写 入 的 字 节 数 ; 在 MCmdParam. ByteRead. mByte Count 中指定需要读取的字节数 ;在 MCmdParam. Enum er. mPat hName 中指定需要查询的文件名中的全部或部门 的字符 ,其余部分用通配符 代替。 图 4 　写操作示意图 经成为必然的趋势 ,因此像 CH375 这样的接口芯片必将 具有广阔的应用前景。而且 ,功能更强大的接口芯片的开 发也是当务之急 。 参 　考 　文 　献 图 3 　读操作示例图 [ 1 ] 孙传友 ,孙晓斌. 测控系统原理与设计 [ M ]. 北京 :北京航空 本文详细介绍了 CH375 芯片 , 并主要说明如何用 航天大学出版社 ,2002. C H375 实现单片机与 U 盘的连接 ,具有较大的实用价值 。 随着 USB 设备的大量普及 ,单片机和 USB 设备的通讯已 [ 2 ] 胡汉才. 单片机原理及其接口技术 [ M ]. 北京 :清华大学出 版社 ,2002. (上接第 12 页) 　　人体内的电磁场分布差异很大 ,局部 SAR 峰值是模 型平均值的 40 多倍。人头对手机辐射能量的吸收达一半 以上。 根据国家标准《电磁辐射防护规定》( GB 8702 88) : 对于公众照射 ,在一天 24 小时以内 ,任意连续 6 分钟全身 平均的比吸收率( SAR) 应小于 0 02 W/ kg ;导出限值包括 电场强度、磁场强度和辐射功率密度 , 对于公众照射在 30～3 000 M Hz ,1 天 24 小时内 ,辐射功率密度在任意连 续6 分钟内的平均值应小于 40 μW/ cm2 。由以上可以得到 一个结论 :手机距离人头 1 cm 以内 ,已经超过安全限值 ; 在2 cm以外 ,没有超过安全限值 ,在 4 0 cm 时它的局部 SAR 已经很小了。由此建议 ,公众在拨打手机时 ,应将手 机远离头部 1 cm 以上 。 从电磁能量的角度 ,手机附近的电场和磁场都比加人 体模型后有所减小 ,尤其是在人体模型内部 ,且电场减小 的程度比磁场要大得多 。这是因为人体存在一定的电导 率 ,故进入人体的电场部分被吸收 ,因此电场能量衰减较 多 ,逐步形成电场能量沉积 。而人体的相对导磁率与自由 空间大致相同 。虽然磁场能量将大部分进入人体 ,但由于 人体相对导磁率等于 1 。所以磁场射线将穿越人体 ,磁场 衰减较少 ,磁场能量沉积较少 。 参 　考 　文 　献 [ 1 ] 李辑熙 ,牛中奇. 生物电磁学概论 [ M ]. 西安 :西安电子科技 大学出版社 ,1990. [ 2 ] 窦维苹 ,张林昌. 暴露于手机下 45°人体模型内外场和能量 分布的研究[ M ]. 微波学报 ,2000 ,16 (9) :265 271. [ 3 ] 周晓明 ,赖声礼. 人体模型建模及其对单极与螺旋天线手机 辐射特性影响的比较[ M ]. 中国生物医学工程学报 ,2005 ,24 (4) :403 407. 作者简介 　刘 　斐 　男 ,1979 年出生 ,武警工程学院通信工程系助教 ,硕士 。主要从事生物电子方面的研究 。 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 51