免驅(qū)USB HID芯片HT42B564的應(yīng)用

ID:206590 · 發(fā)表于 2018-5-10 16:40

1、作品簡(jiǎn)介

知名半導(dǎo)體廠家Holtek 公司的HT42B564-x(x是版本) 是一款內(nèi) 置完整 USB 和 UART 接口功能的高性能 USB to UART Bridge 控制器，針對(duì)需與各種類型 UART 通信的產(chǎn)品應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該芯片采用免驅(qū)的USB HID協(xié)議與PC機(jī)進(jìn)行雙向通信，使用者無(wú)需了解繁瑣的USB通信協(xié)議，即可輕松實(shí)現(xiàn)中、低速率的各種USB接口類產(chǎn)品。

2、方案亮點(diǎn)

采用HT42B564芯片的USB產(chǎn)品方案具有以下亮點(diǎn)：

①采用USB HID協(xié)議，無(wú)需再麻煩安裝驅(qū)動(dòng)程序（即免驅(qū)動(dòng)），廣泛支持最多種操作系統(tǒng)： Windows XP，Vista，Win 7，Win 8/8.1，Win10 。這種免驅(qū)對(duì)售后維護(hù)是很方便的！

②官方提供HID的DLL API（應(yīng)用程序接口，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)），方便進(jìn)行程序應(yīng)用編寫。

③外圍內(nèi)置 0.25% 精度的 12MHz 振蕩器用于所有 USB 模式，外接元器件簡(jiǎn)單。

④USB 接口

- 兼容 USB 2.0 全速模式

- 執(zhí)行 USB 人機(jī)接口設(shè)備類 ( HID )

- D+ 引腳連接 1.5k? 上拉電阻

⑤VDDIO 引腳提供Tx&Rx電平，可以選擇3.3V或5.0V或其它，可跟外界無(wú)縫設(shè)備對(duì)接！

⑥全雙工UART接口，提供最大 32-byte 發(fā)送緩沖器及 32-byte 接收緩沖器。

⑦波特率支持：9600/19200/38400/57600/115200bps，通過(guò)DLL可對(duì)波特率進(jìn)行修改。

3、方框圖

4、硬件原理圖

以下是采用HT42B564構(gòu)建的一個(gè)USB HID轉(zhuǎn)UART串口的小功能板的設(shè)計(jì)情況，原理圖分為多個(gè)部分，下面逐一介紹：

第一部分: 主控部分

備注說(shuō)明：上圖中，U3是USB通信主控芯片HT42B564，其內(nèi)置了高精度晶振，可支持USB無(wú)晶振系統(tǒng)設(shè)計(jì) (Crystal-less USB)。HT42B564它可完成USB枚舉、配置和收發(fā)通信任務(wù)，大大減輕和解決了單片機(jī)的USB 通信難題。HT42B564可以理解成一個(gè)透明的通信裝置，任何外界的設(shè)備（MCU、ARM、FPGA、DSP）可以不用考慮USB是如何實(shí)現(xiàn)的，只負(fù)責(zé)串口收發(fā)數(shù)據(jù)即可USB雙向通信功能。； VDDIO用于對(duì)UART串口的Rx/Tx 引腳提供電平電源，通過(guò)設(shè)置跟外界的設(shè)備一樣的I/O電壓，無(wú)需再使用額外的電平轉(zhuǎn)換IC，可令該HT42B564與外界的設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)縫電平對(duì)接！LED指示燈中，D1是系統(tǒng)電源指示用途；而D2是HT42B564的收發(fā)信號(hào)狀態(tài)指示燈，當(dāng)Tx 或Rx 進(jìn)行通信時(shí)，該燈會(huì)閃亮一下。

第二部分: USB接口部分

備注說(shuō)明：上圖中，U2是TVS 二極管陣列，具有結(jié)電容特性超低，支持USB高速信號(hào)的ESD保護(hù)使用。R3、R4、C8 、C9組成一個(gè)簡(jiǎn)單的USB信號(hào)匹配阻抗電路，如對(duì)認(rèn)證要求不高，此電路可以省略，而采用直連方式。

第三部分：系統(tǒng)供電部分

備注說(shuō)明：上圖中，U1（MD53U33）是一款高速、高抗紋波率、高精度輸出電壓、支持輸出短路保護(hù)的低壓差LDO芯片，它的作用是把5V降壓到+3.3V，為USB通信主控芯片HT42B564提供系統(tǒng)電源。根據(jù)外部設(shè)備的電平情況，通過(guò)跳線帽JP1 可以選擇常見(jiàn)的接口電平: 5V 或 3.3V。F1是可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。

第四部分：UART串口的通信接口部分

備注說(shuō)明：上圖中，R5和R6 組成接口的過(guò)流限制功能，而TVS1器件是一個(gè)過(guò)壓保護(hù)用途。根據(jù)實(shí)際需要，這些器件可以省略。

5、材料清單（BOM列表)

以下是這個(gè)電子制作的BOM列表，器件全部采購(gòu)來(lái)自立創(chuàng)商城（http://www.szlcsc.com），PCB板的制造在深圳嘉立創(chuàng)完成。

6、PCB實(shí)物圖

(正面圖，與硬幣實(shí)物的對(duì)比)

(反面圖)

7、軟件部分的描述

為方便用戶使用這款USB to UART進(jìn)行與PC電腦之間的數(shù)據(jù)通信，HT42B564 的芯片原廠Holtek 提供了動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL 是函數(shù)可執(zhí)行文件的共享庫(kù)，可允許不同編程語(yǔ)言(如常見(jiàn)的VB、VC、C#、JAVA等) 的應(yīng)用進(jìn)行調(diào)用。使用此 DLL，用戶無(wú)需耗費(fèi)大量時(shí)間寫 USB 相關(guān)程序，可快速開發(fā)出不同客戶端的應(yīng)用。這些DLL的功能函數(shù)，主要的有：

OpenFirstHIDDevice()，用途：打開第一個(gè)符合此PID和VID的HID設(shè)備的文件句柄。

OpenNextHIDDevice()，用途：打開下一個(gè)符合此PID和VID的HID設(shè)備的文件句柄。

CloseHIDDevice ()，用途：關(guān)閉已經(jīng)打開了的HID設(shè)備的文件句柄。

SetFeature()，用途：輸出（下載）數(shù)據(jù)到HT42B564的串口Tx輸出端。

GetFeature()，用途：接收（上傳）來(lái)自HT42B564的串口Rx輸入端數(shù)據(jù)到PC電腦。

備注說(shuō)明：因版面有限，這部分的DLL用法，請(qǐng)參考官方的PDF文件和相關(guān)語(yǔ)言開放平臺(tái)對(duì)DLL調(diào)用和使用方法。

除了用戶可以自行編寫DLL，實(shí)現(xiàn)自己的Windows應(yīng)用程序，用戶還可以直接使用原廠Hotltek提供的以下HID_UART.exe程序?qū)SB-HID 芯片HT42B564的收發(fā)通信傳輸進(jìn)行演示：

8、應(yīng)用舉例

使用這個(gè)免驅(qū)的USB芯片，可以構(gòu)建很多有趣、實(shí)用的USB接口系列電子產(chǎn)品！比如：

8-1、USB LCD

上圖中，外置一個(gè)低成本的MCU，如STM8S003或N76E003，即可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB LCD,可以把PC的各自信息，如電腦的CPU使用率、風(fēng)扇溫度、網(wǎng)絡(luò)速度等顯示再一個(gè)低成本的LCD小尺寸屏幕上，特別時(shí)候無(wú)大屏幕顯示器或無(wú)人值守的系統(tǒng)。顯示屏立創(chuàng)商城上有！商品編號(hào)如： C83271、C83272、C83273、C83274、C832715、C832716等等。

8-2、USB 溫度傳感器

上圖中，外置一個(gè)低成本帶AD功能的MCU和溫度傳感器（如模擬量、低成本的TC1047（商品編號(hào): C129494），如N76E885（商品編號(hào): C114652 ），即可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB 電壓表。

8-3、USB 電壓表

上圖中，外置一個(gè)低成本帶A/D功能的MCU，如N76E885（商品編號(hào): C114652 ），即可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB 電壓表。

9、總結(jié)

USB已經(jīng)成為無(wú)數(shù)嵌入式應(yīng)用的首選接口，然而從開發(fā)人員的角度來(lái)看，USB是需要相當(dāng)多的固件專業(yè)知識(shí)和開發(fā)工作量的復(fù)雜協(xié)議，通過(guò)內(nèi)置支持USB HID協(xié)議的芯片HT42B564 ---- 類似的芯片還包括南京芯恒公司出品的CH9326 (商品編號(hào): C77683) ，任何外界的設(shè)備（MCU、ARM、FPGA、DSP），設(shè)計(jì)者只需要會(huì)使用串口，就可以輕松實(shí)現(xiàn)基于USB接口的各種新型電子產(chǎn)品！