CH372或CH375的USB通讯问题解答

Posted 2023-02-15 xgbing

1、如果是在没有单片机的情况下，进行简单的I/O输入输出，那么可以参考CH341的资料，CH341不需要单片机就能独立工作，可以提供串口、并口、兼容IIC或I2C的2线接口、兼容SPI及JTAG的4线接口、5线接口等，可以提供多个GPIO通用I/O，可以用于控制低速模数转换AD、DA、数字I/O、I/O扩展等。
2、如果是单片机/DSP等与计算机相连接，也就是USB设备方式的应用，那么参考CH372的资料。可以下载CH372+CH451评估板/演示板的资料CH372EVT.ZIP，有PDF文档和例子程序，例如，评估板说明及USB设备应用参考CH375451，参考电路和PCB，小数据量交互传输/应用层中断演示的例子DEMO，含MCS51单片机C程序和汇编程序，批量数据传输的例子BULK测试速度，USB外置固件的C和汇编例子XFIRM，VC/VB/BC/DELPHI的例子等。另外，可以下载CH37X在计算机WINDOWS下的简单调试工具CH372DBG.ZIP，其中有MCS51单片机上位机与下位机的C源程序，PC机程序可以通过USB对MCS51进行简单仿真和控制，其中的C程序稍作修改就可以用于其它单片机。调试工具DEBUG372可以用于调试和检查下位机的程序。
3、如果是单片机/DSP等控制其它USB设备，也就是USB主机方式的应用，那么可以参考CH375的资料。如果是读写U盘并且用量较少或者是系统集成，关心快速入门并且简单易用，那么可以参考半成品U盘文件读写模块的说明CH375HM.ZIP；如果是做原始产品设计，关心成本，那么可以参考CH375评估板资料CH375EVT.ZIP，其中有单片机读写U盘的例子和U盘文件级子程序库的API说明；如果是单片机控制USB打印机等，或者CH375与CH372等其它USB产品通讯，可以参考USB主机方式应用参考CH375HST.ZIP。在设计USB-HOST电路和PCB之前，强烈建议参考CH375的设计注意事项README.PDF。
* 关于电源
优先使用5V电源，CH37X在5V电源时的性能高于3.3V，可以作为工业级使用。
对于USB-HOST应用，建议参考CH375的设计注意事项README.PDF，要考虑USB带电插拔的实际情况。
样板中的电阻R1（串在USB电源与本板电源之间）是为了便于双电源供电，防止两个电源电压不同冲突。如果仪器本身有电源，或者不需要计算机双电源供电，那么可以去掉该电阻。
* 单片机无法与CH372或者CH375进行通讯，例如CMD_CHECK_EXIST不成功或者CMD_SET_USB_MODE返回错误
   通常是硬件问题，例如：
   1、CH375没有时钟，可能是晶体不良未振荡，电容或者晶体漏电，CH375的时钟必须是12MHz。
   2、CH375没有成功复位，可能是RSTI引脚没有0.47uF上拉电容，也可以用单片机I/O口或者uP监控电路为其提供复位，注意CH375的RSTI引脚内部有下拉电阻。对于CH372应该确保电源完全放电后再通电。
   3、CH375的片选地址译码错误，例如，与RAM地址范围冲突
   4、数据总线或者读写线连接错误等
   5、用CMD_CHECK_EXIST命令测试硬件问题，该命令必然返回数据，如果返回数据不是0FFH，那么通常是数据总线连接错误，这种问题容易处理，可以根据返回的值分析是哪个数据线有误。
如果返回数据是0FFH，那么可能CH375不正常，例如，无时钟、未复位、读写片选线有误、工作于串口方式等，如果复位期间CH375的TXD引脚是高电平，那么CH375工作于串口方式，当然并口操作无效
* 测量CH375的晶体振荡时好象不振荡
   为了降低EMI，CH375的振荡为接近正弦波，所以振荡相对较弱，而一般单片机的振荡接近方波，振荡较强但是电磁辐射大很多。当测量仪器接入CH375的引脚时，由于引入电容，在3.3V电源电压时容易导致CH375停振，当去掉测量仪器时通常会恢复。如果是在3.3V电源电压下，建议使用有源晶振或者外部振荡，或者将XI引脚的电容换为10pF。振荡后XO引脚的电压在一半电源电压附近。
* 连接到计算机没有反应
   当单片机控制CH37X执行CMD_SET_USB_MODE命令，选择模式2后，首次连接计算机，计算机就应该提示找到新硬件，否则应该检查CH37X是否正常工作（看前面的问题）。如果确认单片机端没问题，那么可以用万用表测量CH37X的UD+和UD-引脚，也就是USB信号线，应该UD+为3V以上，UD-为0.4V以下，否则说明CH375未工作或者未收到CMD_SET_USB_MODE命令，只有模式1和2会导致UD+上拉到3V电压以上。
* 连接到计算机，无法安装驱动，提示未知设备
   1、CH375的GND以及单片机的GND必须与USB的GND可靠地连接，USB的VBUS/+5V可以不连接。
   2、USB的D+和D-信号线接反，导致通讯失败，USB线4个，分别是+5V，D-，D+，GND，顺序不能错。
   3、USB信号线必须用标准的USB线，不能用普通排线等代替，D+和D-布线要平行，附近铺地减少干扰。
   4、由于CH37X内置了USB电阻，所以外部电路中D+和D-不需要串电阻，如果一定要串也不能大于5欧姆。
   5、如果是5V工作电压，CH37X的V3引脚必须与VCC断开，如果是3.3V工作电压，那么V3应该连接VCC。
   6、建议调试初期不要设置USB-ID，也就是单片机不要执行CMD_SET_USB_ID命令，等调通后再尝试修改。
      如果单片机执行CMD_SET_USB_ID命令，那么必须在CMD_SET_USB_MODE之前执行。如果单片机执行CMD_SET_USB_ID命令修改了USB-ID，那么必须同步修改驱动程序INF中的ID才能安装驱动。
* 计算机成功安装驱动程序，但是无法进行任何USB通讯
   通常是单片机未收到或者未处理USB中断，驱动的安装与初始化是由CH372和CH375内置USB固件实现的，不需要单片机的任何干预，而USB数据通讯需要由单片机收到USB中断并由程序实现
* 在与计算机连接时，为什么不能对单片机进行程序单步调试
   标准的USB传输都是时间限制，单步调试容易导致USB超时，尤其在外置固件模式下，更容易超时。
   解决方法是，用CH375作为USB-HOST，代替计算机单步调试您的USB设备，CH375可以不超时。
* 如何用一个CH375实现USB-HOST和USB-DEVICE
   CH375的串口连接只支持USB-HOST，所以必须通过8位并口与单片机连接。由于CH375自身没有主导权，只能在单片机的控制下，切换为主机或者设备模式，所以单片机应该决定是主机还是设备，具体可以参考USB电路及PCB设计注意事项README中的说明，在CH375评估板资料中，EXAM0是主从切换应用的例子。
* 关于应用层USB中断服务的特点
   CH372的动态锭接库DLL提供了伪中断服务，实际的中断服务仍然是在驱动程序库完成的，只是在完成后向DLL发了个通知，由DLL再调用伪中断服务子程序。由于涉及到系统层与应用层切换以及线程切换，所以中断频率不能太高，如果太高，虽然驱动程序能够收到中断，但是等到通知到应用层，再调用客户的伪中断服务程序，最慢可能需要10毫秒，从而在应用层丢失中断。自己写驱动可以提高响应速度。
* 关于USB传输速度
   CH372/CH375与计算机通讯时，默认的CH37X驱动程序和DLL提供的API是同步I/O而非异步I/O，所以API返回就说明该API执行完成，由于WINDOWS要提前安排USB帧调度，所以两次USB传输之间的间隔总是会大于1mS，例如传两个64字节的包可能需要2mS，而传一个256字节的包可能只需要1mS。这种情况可以通过修改驱动程序在驱动程序层传输数据或者用异步I/O解决，注意异步I/O在API返回时不代表该API完成。
   计算机单次收发的数据块越大平均速度越快（单次最大4KB），CH372/CH375实测传输速度最高为400K字节每秒（在10秒内连续测试的平均值），但是实际应用考虑到留些余量，考虑到应用程序在收发数据之外还要分析处理数据，通常应该按200K计算。USB作为串行总线，采用包传输的方法，实时性不如PCI总线，PCI能达到微秒级，而USB的响应时间只有几百微秒到几毫秒，在驱动程序中实现的性能要好些。
* 如何做WINDOWS驱动程序，WINDOWS DDK如何获得
   我们的驱动程序全部使用WINDOWS 98/2000/XP DDK编译，同时支持WINDOWS 98/ME/2000/XP。DDK可以从微软官方网站免费下载（订购芯片时如果需要我们也可以提供刻录光盘），除此之外，只需VC 5.0或者VC 6.0编译器，完全不需要额外软件支持。这样做出的驱动程序代码效率高并且文件短小，通常我们用INF安装信息文件而不是SETUP可执行程序，可以算是绿色软件。用户如果希望有更友好或者更简单的编译方法，那么可以使用第三方的驱动程序生成工具，当然，那些软件通常都不便宜。
   对于非WINDOWS驱动程序，可以参考其它USB设备的驱动源码修改，大多数USB设备的枚举、初始化过程都是一样的，区别仅在于端点/管道：CH372/CH375除端点0外有三个端点，地址分别是02H、82H、81H，依次为主输出BULK-OUT/64字节，主输入BULK-IN/64字节，辅输入INTERRUPT-IN/8字节/1mS，通常只用前两个主端点，一个从计算机输出到CH375，一个从CH375输入到计算机。
* 数据采集中，单片机如何设计USB程序
   简单的做法是，单片机开两个64字节的缓冲区，主程序定时采集数据，累加到第一个64字节缓冲区中，当第一个缓冲区满时，使用CMD_WR_USB_DATA7命令上传64字节，然后主程序切换到第二个缓冲区继续采集数据，当第二个缓冲区满时，首先检查上次的上传是否成功（上传成功会收到CH37X的中断），如果成功则继续上传64字节，如果不成功，说明计算机应用程序没有来取走数据（正忙或者未执行采集程序），那么可以忽略或者另行处理（提示计算机未连接）。该方法不使用中断，但是需要计算机不断地来读取数据，实际的计算机程序可以设置USB读取超时，防止在单片机不上传数据时计算机一直等待。
* 设计的计算机端应用程序在读写USB时有时会死机，而计算机的其它程序一切正常
   1、这种死机实际上是计算机端程序以为下位机会收发数据，而实际下位机没有，导致计算机一直等待。
      一般情况下，在计算机与单片机的应用层应该有一定的约定：如何传数据、传多少、什么时候传、双方如何同步，如果双方没有约定好，那么可能出现甲方以为乙方会传而乙方未传则会导致甲方一直等待。最佳的解决方法是，设计良好的程序结构和双方约定，确保不出现上述的“以为”，另外再辅助以超时解决方法，超时解决方法是，甲方收发数据，如果乙方正忙，那么甲方只等待一定时间而非一直等待。新版的驱动程序都支持超时CH375SetTimeout，如果设置超时为200毫秒，那么超过200毫秒收不到数据，甲方也不会一直等待下去，但是主程序应该分析这种情况是什么原因。建议超时值大于正常情况下最大传输时间的2倍以上，最小要有数毫秒，因为计算机忙时正常传输时间也会增大。
   2、类似情况还有，应用程序调用API准备接收80字节，而单片机只打算上传64字节，那么在计算机收到64字节之后，因为不足所需要的80字节，所以继续等待后面的数据。原因是，USB传输最大包是64字节，所以单片机上传64字节不能说明后面没有数据（真正的80字节传输是先传64再传16）。
解决方法是，单片机在64字节之后再上传0字节，当计算机收到0到63字节时，认为后面没有数据（因为USB最后一个包的长度才可以少于最大包长度64），从而不管应用程序需要多少字节而提前退出接收。
   3、另外还有一种失误，单片机程序在收到上传成功中断后未解锁CMD_UNLOCK_USB，导致CH372/CH375拒绝处理后面的USB传输，而计算机程序不知道，会一直等待下去，除非超时退出。
   4、如果要求的传输速度不高（小于20K字节每秒），那么可以参考CH37X调试工具中的调试程序，它使用单个数据包的请求加应答方式，每个回合的USB操作都是计算机发下去一个命令包（含数据），然后单片机返回应答包（含数据），因为双方约定有序，所以理论上绝对不会出现死机情况。
   5、默认情况下的DLL是同步操作I/O，所以打开设备的同一句柄handle同一时候只能用于一个API，如果同时有多个API使用同一个句柄则会导致阻塞。如果应用程序的多个线程都需要调用DLL的API，那么必须使每个调用者分别使用各自的句柄handle，可以在主线程中OpenDevice后，用GetDeviceName获取设备名称，然后由各线程调用CreateFile分别打开USB设备获得各自的句柄，再用于API调用，
* 单片机是否要对USB传输的数据进行校验
   USB传输本身是带CRC16校验的包传输，CH375自动检查CRC16，如果它检查通过，那么实际出错概率非常之低，如果CH375检查CRC16未通过，那么它会和计算机约定重传几次直到CRC正确，所以正常情况下单片机不需要考虑数据校验和数据重传。
* 关于丢数据、计算机调用API返回出错、数据错误等
   1、丢数据通常是这样，上位机准备读取5个字节，而下位机上传8个字节，那么CH372的DLL及驱动程序在收到8个字节后，只将应用程序所需的5个字节返回，而丢弃后面3字节。
   2、正常情况下USB传输不会出错，如果返回错误通常是USB设备断开、USB传输超时（超时太短）、或者单片机程序有误，写入无效的数据长度等（例如向端点2写入长度65等）。
   3、数据错误通常是这种情况：应用程序未检查API返回时USB传输的实际长度，以为有足够数据返回，可能实际上没有，当然缓冲区中的数据是无效的。例如，应用程序准备读取512字节，而单片机只上传200字节，那么API返回时的实际长度只有200，如果应用程序不检查该长度而以为是500，那么就会认为后面的数据错误。类似情况是USB超时太短，计算机接收到一半时因为超时提前返回，长度不足。
* 想自己做U盘、做定制功能的USB鼠标等
   使用CH372、CH375的外置固件模式，外置固件模式下与市面上大多数USB接口芯片的使用方法差不多。我们网上可以提供自己动手做U盘的全套低成本方案/源程序/样品等。做USB鼠标也有源程序供参考。
* 单片机通过CH375能否从其它带USB端口的仪器中采集数据？能否操作其它USB设备、例如USB打印机等
   理论上可以，实际上有个条件，就是必须了解被操作方的USB传输的具体细节，例如通过哪些端点收发数据，数据的格式是怎样的。例如，USB打印机是符合USB类规范的，所以USB传输的细节是公开，当然能够进行USB传输操作，但是如何打印出文字还需要了解打印描述语言。对于带USB端口的仪器，因为通常都不符合类规范，所以需要知道其传输数据的端点和数据格式，才能采集数据，否则即使通过某端点接收到数据，也不知道是什么数据，所以关键是被操作方必须公开USB传输的资料，同一厂家当然没问题。
* 与计算机USB通讯有时不稳定
   有3种原因，一是时钟不稳定，二是时钟受干扰，三是USB信号受干扰。这三种情况通常与电路及PCB设计有关，尤其是时钟电路的GND、USB芯片的GND、电源退耦电容的GND之间尽量缩短连接，具体说明请参考USB芯片的电路及PCB设计的注意事项README.PDF。
 
CH375和CH372常见问题的解决：
1：问：U盘插在板子上，然后上电，工作正常。板子先上电，然后插U盘，板子检测不到U盘插上和拔除。
   答：该问题是由于U盘插上时，电源对U盘供电，电源电压产生波动，导致CH375复位，不产生中断引起的。可以在USB口上的电源和地之间接一个大于200UF的电解电容。
2：若要使用3.3V电压对CH375供电，要求VCC和V3引脚接3.3V，与CH375相连的处理器的电压也要是3.3V，除USB口的D+、D- 外，任何与CH375相连的引脚都必须是3.3V的。
3：问：当在我没启动CH375设备模式时居然插在算计上能找到USB设备，不过不能装驱动。
答：如果这种情况属实则是CH375没有正常复位。
4：问：我用LPC的单片机作模拟IO口时做输入时不正确。
答：用模拟IO时序要掌握好，IO口作输入时要往口上写入1。
5：问：C8051F单片机可不可以用你们的U盘读写的库函数，
答：可以，不过C8051F大部分是单周期指令，所以要考虑速度，应用的时候要注意MOVX指令的时间周期，（61就可以了）；或者用我们的第5个库，读写CH375靠用户自己设定。
6：问：是不是可以用CH375作主机CH372作从机进行通讯，并且不处理描述符？
   答：可以。
7：问：直接写入U盘的数据为何不能格式化掉？
     答：这牵扯到文件格式，对于现代格式化都是高级格式化（软盘除外），格式化就是将引导区的文件信息删除，对于存在存储器的具体文件可能还在原处。用 一些工具是可以看到文件的存在的。 所以对于直接写入的数据计算机就有可能不理会。这就是你所说的删除不掉。这不会对使用U盘有影响。如果想格式化掉可能 需要重新分区。
8：问：我的U盘插上为什麽出现错误91？
答：这是因为库不支持你的U盘格式建议你重新格式化。格成FAT16或者FAT12。
9：问：我的U盘写入时为什麽在写入64K是可以，写入90K时长度变成20多K呢，
答：我们定义的长度是16位的，当自动修改长度时只能识别64K之内，当长度超过64K时要手动修该长度，或者重新定义长度为32位。
10：问：下位机每次通过端点2上传4字节，为什麽上位机有时候会收到一串其他数据？
答：这要看你写的具体程序。下位机每次发过一组数据后，没有查看上位机是否接收就发第2组。假如第一次还没被上传就写入了第二组，数据被覆盖掉。
11：问：为什麽我在用CH375直接读取U盘设备描述符时会读取不成功，而其他向U盘初始化等命令能成功。
答： 第一是否设置模式。第二是否设备插上来延时充分。第三在给U盘操作时要对U盘复位一次，再操作。因为有的USB设备自己没有复位功能，要依靠外界各其复位 后才能工作。PC机给所有刚插上来的USB设备都是先复位总线再操作的。CH375中的初始化U盘命令也是先复位总线再操作的。
12：问：在用CH375做HOST时,使用内部U盘读写固件操作U盘进行扇区操作均正常,但是当用程序进行SETUP过程时出现问题,程序执行过程:
a.初始化CH375芯片:复位芯片,发送测试命令,发送设置工作模式(0x06)命令,等待USB设备连接。
b.USB设备连接产生中断后,发送获取设备描述符命令,此时CH375返回中断状态字为0x20,无论USB设备是U盘还是摄像头均出现此错误,运行环境:CPU:89S52 ,11.0592Mhz，附源程序。
答：错误码20H说明目标USB设备应答超时，可能原因有：
a、目标设备尚未正常工作，例如未连接，或者已连接但未初始化好
   解决方法，确认连接后再延时数百毫秒
b、通讯错误，例如，晶振频率不准（电容不符），非标准USB信号线
   解决方法，1、调整硬件，2、用SET-RETRY命令带参数25H、8FH增加重试次数
c、目标USB设备连接时瞬时电流太大（降低了电源电压），导致CH375不正常，
   解决方法：分开供电，或者为USB设备串入限流电阻或者电感
d、CH375操作时序不佳，导致数据不稳定，例如CMD与DATA之间不足2.5uS等
另外，您若是用I/O引脚模拟并口读写的，要考虑在模拟到一半时出现中断的情况，
如果关中断，又会影响速度。如果是51单片机，想省点I/O引脚，可以用 MOVX @R0,A 和 MOVX A,@R0，这样P2口只用两个：CS和A0，其它随便用。
顺便unsigned char u1_read_data(void)

 unsigned char ch;
 U1_A0 = 0 
 U1_CS = 0 
 P0 = 0xff   // 放在RD=0之前更安全，否则如果之前P0输出0，CH375输出1会短路
 RD = 0      // CH375开始输出数据
 P0 = 0xff    // 原来的这一行就当延时吧，因为RD=0到CH375输出数据要20纳秒
 ch = P0 
 RD = 1 
 U1_CS = 1;
 return ch 

13：问：341可以单独控制外部设备吗？
答：341的开发就是考虑在没有处理器使用的，假如要控制剧电器或者发光管，只要用CH341+74HC273就可以了。