FPGA实战演练逻辑篇29：CH376之USB电路设计

rousong1989

CH376之USB电路设计

本文节选自特权同学的图书《FPGA设计实战演练（逻辑篇）》

配套例程下载链接：http://pan.baidu.com/s/1pJ5bCtt

         CH376S是文件管理控制芯片，用于单片机/DSP/MCU/MPU系统读写U盘或者SD卡中的文件。CH376S支持USB设备方式和USB 主机方式，并且内置了USB通讯协议的基本固件，内置了处理海量存储设备的专用通讯协议的固件，内置了SD卡的通讯接口固件，内置了FAT12、FAT16和FAT32文件系统的管理固件，支持常用的USB存储设备（包括U 盘/USB硬盘/USB闪存盘/USB读卡器）和SD卡（包括标准容量SD卡和高容量HC-SD卡以及协议兼容的MMC卡和TF卡）。（特权同学，版权所有）

CH376S支持三种通讯接口：8位并口（SF-USB子板的硬件接口方式）、SPI接口或者异步串口。单片机/DSP/MCU/MPU等控制器可以通过上述任何一种通讯接口控制CH376S芯片，从而存取U盘、SD卡中的文件或者与PC通信。（特权同学，版权所有）

         FPGA与CH376S之间通过一组并口总线进行通信。如图3.65所示，FPGA处于主机（注意这里所说的主机和从机只是针对并口通信而言，不是指USB的主机和从机）地位，它通过片选信号CS#、写选通信号WR#、读选通信号RD#、指令\数据信号A0和数据总线DATA[7:0]对CH376S的数据或控制寄存器进行读写。CH376S处于从机地位，当它需要返回数据时，则通过中断信号INT#向FPGA发出请求，然后FPGA根据当前发送过的指令状态执行相应的读取或写入操作。（特权同学，版权所有）

图3.65 FPGA与CH376S互联

         CH376S的接口电路图如图3.66所示，其SD卡接口的电路如图3.67所示。P3为USB port，X1为12MHz的晶体，P2为SD座。（特权同学，版权所有）

图3.66 CH376S接口电路

图3.67 SD卡接口电路

         CH376S的引脚定义如表3.7所示。（特权同学，版权所有）

表3.7 CH376S引脚定义

引脚号	引脚名称	类型	说明
28	VCC	电源	正电源输入端，需要外接0.1uF退偶电容。
12	GND	电源	公共接地端，需要连接USB总线的地线。
9	V3	电源	3.3V电源时，连接VCC输入外部电源；5V电源时，外接0.01uF退偶电容。
13	X1	输入	晶体振荡的输入端，需要外接12MHz晶体。
14	X0	输入	晶体振荡的反向输入端，需要外接12MHz晶体。
10	UD+	USB信号	USB总线的U+数据。
11	UD-	USB信号	USB总线的U-数据。
23	SD_CS	开漏输出	SD卡SPI接口的片选输出，低电平有效，内置上拉电阻。
26	SD_CK	输出	SD卡SPI接口的串行时钟输出。
7	SD_DI	输入	SD卡SPI接口的串行输入数据，内置上拉电阻。
25	SD_DO	输出	复用引脚；SD卡SPI接口的串行数据输出。
25	RST	输出	复用引脚；在进入SD卡模式之前是电源上电复位和外部复位输出，高电平有效。
22~15	D0~D7	双向三态	并口的8位双向数据总线，内置上拉电阻。
18	SCS	输入	SPI接口的片选输入，低电平有效，内置上拉电阻。
20	SCK	输入	SPI接口的串行时钟输入，内置上拉电阻。
21	SDI	输入	SPI接口的串行数据输入，内置上拉电阻。
22	SDO	三态输出	SPI接口的串行数据输出。
19	BZ	输出	SPI接口的忙状态输出，高电平有效。
8	A0	输入	并口的地址输入，区分命令和数据；内置上拉电阻，当A0=1时可以而写命令或读状态，当A0=0时可以读写数据。
27	PCS#	输入	并口的片选输入，低电平有效，内置上拉电阻。
4	RD#	输入	并口的读选通输入，低电平有效，内置上拉电阻。
3	WR#	输入	并口的写选通输入，低电平有效，内置上拉电阻。
5	TXD	输入    /输出	在芯片内部复位期间为接口配置输入，内置上拉电阻；    在芯片复位完成后为异步串口的串行数据输出。
6	RXD	输入	异步串口的串行数据输入，内置上拉电阻。
1	INT#	输出	中断请求输出，低电平有效，内置上拉电阻。
24	ACT#	开漏输出	状态输出，低电平有效，内置上拉电阻。在USB主机方式下是USB设备正在连接状态输出；在SD卡主机方式下是SD卡SPI通讯成功状态输出；在内置固件的USB设备方式下是USB设备配置完成状态输出。
2	RSTI	输入	外部复位输出，高电平有效，内置下拉电阻。