2023年6月22日发(作者：)

CH375是USB总线的通用接口芯片，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。

MCS-51单片机读写U盘的电路原理图，CH375芯片的TXD引脚接高电平，工作于串口方式。在串口方式下，CH375只需要与单片机/DSP/MCU连接3个信号线，TXD引脚、RXD引脚以及INT#引脚，其他引脚都可以悬空。除了连接线较少之外，其他外围电路与并口方式基本相同。由于INT#引脚和TXD 引脚在CH375复位期间只能提供微弱的高电平输出电流，在进行较远距离的连接时，为了避免INT#或者TXD在CH375复位期间受到干扰而导致单片机误操作，可以在INT#引脚或者TXD引脚上加阻值为1～5kΩ的上拉电阻，以维持较稳定的高电平。在CH375芯片复位完成后，INT#引脚和TXD引脚将能够提供5mA的高电平输出电流或者5mA的低电平吸入电流。

单片机读写U盘的接口

由于CH375内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通信协议的固件，所以嵌入式系统的单片机可以通过CH375将U盘（USB闪存盘、USB外置硬盘）作为可移动的大容量存储器。数据读写只需要几条指令，而不需要详细了解USB通信协议。

如果嵌入式系统需要将USB存储设备组织为文件系统，可调用CH375文件级子程序库提供的接口API，由子程序库处理文件系统。

MCS-51单片机读写U盘范例源程序如下：

#include

#include "CH375INC.H"

#include /* 以下定义适用于MCS-51单片机 */

#define UINT8 unsigned char

#define UINT16 unsigned short

#define UINT32 unsigned long

#define UINT8X unsigned char xdata

#define UINT8VX unsigned char volatile xdata UINT8VX CH375_CMD_PORT _at_ 0xBDF1; /* CH375命令端口的I/O地址 */

UINT8VX CH375_DAT_PORT _at_ 0xBCF0; /* CH375数据端口的I/O地址 */

#define CH375_INT_WIRE INT0 /* P3.2, 连接CH375的INT#引脚,用于查询中

断状态 */

UINT8X DISK_BUFFER[512*32] _at_ 0x0000; /* 外部RAM数据缓冲区的起始地址 */

UINT32 DiskStart; /* 逻辑盘的起始绝对扇区号LBA */

UINT8 SecPerClus; /* 逻辑盘的每簇扇区数 */

UINT8 RsvdSecCnt; /* 逻辑盘的保留扇区数 */

UINT16 ; FATSz16; /* FAT16逻辑盘的FAT表占用的扇区数 */

/* ********** 硬件USB接口层,无论如何这层省不掉,单片机总要与CH375接口吧 */

void mDelaymS( UINT8 delay ) {

UINT8 i, j, c;

for ( i = delay; i != 0; i -- ) {

for ( j = 200; j != 0; j -- ) c += 3;

for ( j = 200; j != 0; j -- ) c += 3;

}

}

void CH375_WR_CMD_PORT( UINT8 cmd ) { /* 向CH375的命令端口写入命令 */

CH375_CMD_PORT=cmd;

for ( cmd = 2; cmd != 0; cmd -- ); /* 发出命令码前后应该各延时2uS */

}

void CH375_WR_DAT_PORT( UINT8 dat ) { /* 向CH375的数据端口写入数据 */

CH375_DAT_PORT=dat; /* 因为MCS51单片机较慢所以实际上无需延时 */

}

UINT8 CH375_RD_DAT_PORT( void ) { /* 从CH375的数据端口读出数据 */

return( CH375_DAT_PORT ); /* 因为MCS51单片机较慢所以实际上无需延时 */

}

UINT8 mWaitInterrupt( void ) { /* 等待CH375中断并获取状态,返回操作状态 */

while( CH375_INT_WIRE ); /* 查询等待CH375操作完成中断(INT#低电平) */

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_GET_STATUS ); /* 产生操作完成中断,获取中断状态 */

return( CH375_RD_DAT_PORT( ) );

}

/* ********** BulkOnly传输协议层,被CH375内置了,无需编写单片机程序 */

/* ********** RBC/SCSI命令层,虽然被CH375内置了,但是要写程序发出命令及收发数据

*/

UINT8 mInitDisk( void ) { /* 初始化磁盘 */

UINT8 Status;

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_GET_STATUS ); /* 产生操作完成中断, 获取中断状态 */

Status = CH375_RD_DAT_PORT( );

if ( Status == USB_INT_DISCONNECT ) return( Status ); /* USB设备断开 */

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_INIT ); /* 初始化USB存储器 */

Status = mWaitInterrupt( ); /* 等待中断并获取状态 */

if ( Status != USB_INT_SUCCESS ) return(Status ); /* 出现错误 */

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_SIZE ); /* 获取USB存储器的容量 */

Status = mWaitInterrupt( ); /* 等待中断并获取状态 */

if ( Status != USB_INT_SUCCESS ) { /* 出错重试 */

/* 对于CH375A芯片,建议在此执行一次CMD_DISK_R_SENSE命令 */

mDelaymS( 250 );

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_SIZE ); /* 获取USB存储器的容量 */

Status = mWaitInterrupt( ); /* 等待中断并获取状态 */

}

if ( Status != USB_INT_SUCCESS ) return( Status ); /* 出现错误 */

return( 0 ); /* U盘已经成功初始化 */

}

UINT8 mReadSector( UINT32 iLbaStart, UINT8 iSectorCount, UINT8X *oDataBuffer )

{

UINT16 mBlockCount;

UINT8 c;

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_READ ); /* 从USB存储器读数据块 */

CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)iLbaStart ); /* LBA的最低8位 */

CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)( iLbaStart >> 8 ) );

CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)( iLbaStart >> 16 ) );

CH375_WR_DAT_PORT( (UINT8)( iLbaStart >> 24 ) ); /* LBA的最高8位 */

CH375_WR_DAT_PORT( iSectorCount ); /* 扇区数 */

for ( mBlockCount = iSectorCount * 8; mBlockCount != 0; mBlockCount -- ) {

c = mWaitInterrupt( ); /* 等待中断并获取状态 */

if ( c == USB_INT_DISK_READ ) { /* 等待中断并获取状态,请求数据读出 */

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_RD_USB_DATA ); /* 从CH375缓冲区读取数据块 */

c = CH375_RD_DAT_PORT( ); /* 后续数据的长度 */

while ( c -- ) *oDataBuffer++ = CH375_RD_DAT_PORT( );

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_DISK_RD_GO ); /* 继续执行USB存储器的读操作 */

}

else break; /* 返回错误状态 */

}

if ( mBlockCount == 0 ) {

c = mWaitInterrupt( ); /* 等待中断并获取状态*/ if ( c== USB_INT_SUCCESS ) return( 0 ); /* 操作成功 */

}

return( c ); /* 操作失败 */

}

/* ********** FAT文件系统层,这层程序量实际较大,不过,该程序仅演示极简单的功能,所

以精简 */

UINT16 mGetPointWord( UINT8X *iAddr ) { /* 获取字数据,因为MCS51是大端格式 */

return( iAddr[0] | (UINT16)iAddr[1] << 8 );

}

UINT8 mIdenDisk( void ) { /* 识别分析当前逻辑盘 */

UINT8 Status;

DiskStart = 0; /* 以下是非常简单的FAT文件系统的分析,正式应用绝对不应该如此简

单 */

Status = mReadSector( 0, 1, DISK_BUFFER ); /* 读取逻辑盘引导信息 */

if ( Status != 0 ) return( Status );

if ( DISK_BUFFER[0] != 0xEB && DISK_BUFFER[0] != 0xE9 ) { /* 不是逻辑引导扇

区 */

DiskStart = DISK_BUFFER[0x1C6] | (UINT16)DISK_BUFFER[0x1C7] << 8

| (UINT32)DISK_BUFFER[0x1C8] << 16 | (UINT32)DISK_BUFFER[0x1C9] << 24;

Status = mReadSector( DiskStart, 1, DISK_BUFFER );

if ( Status != 0 ) return( Status );

}

SecPerClus = DISK_BUFFER[0x0D]; /* 每簇扇区数 */

RsvdSecCnt = DISK_BUFFER[0x0E]; /* 逻辑盘的保留扇区数 */

FATSz16 = mGetPointWord( &DISK_BUFFER[0x16] ); /* FAT表占用扇区数 */

return( 0 ); /* 成功 */

}

UINT16 mLinkCluster( UINT16 iCluster ) { /* 获得指定簇号的链接簇 */

/* 输入: iCluster 当前簇号, 返回: 原链接簇号, 如果为0则说明错误 */

UINT8 Status;

Status = mReadSector( DiskStart + RsvdSecCnt + iCluster / 256, 1,

DISK_BUFFER );

if ( Status != 0 ) return( 0 ); /* 错误 */

return( mGetPointWord( &DISK_BUFFER[ ( iCluster + iCluster ) & 0x01FF ] ) );

}

UINT32 mClusterToLba(UINT16 iCluster ) { /* 将簇号转换为绝对LBA扇区地址 */

return( DiskStart + RsvdSecCnt + FATSz16 * 2 + 32 + ( iCluster - 2 ) * SecPerClus );

}

void mInitSTDIO( void ) { /* 仅用于调试用途及显示内容到PC机,与该程序功能完全无

关 */

SCON = 0x50; PCON = 0x80; TMOD = 0x20; TH1 = 0xf3; TR1=1; TI=1; /* 24MHz,

9600bps */

}

void mStopIfError( UINT8 iErrCode ) { /* 如果错误则停止运行并显示错误状态 */

if ( iErrCode == 0 ) return;

printf( "Error status, %02X

", (UINT16)iErrCode );

}

main( ) {

UINT8 Status;

UINT8X *CurrentDir;

UINT16 Cluster;

mDelaymS( 200 ); /* 延时200毫秒 */

mInitSTDIO( );

CH375_WR_CMD_PORT( CMD_SET_USB_MODE ); /* 初始化CH375,设置USB工作模式 */

CH375_WR_DAT_PORT( 6 ); /* 模式代码,自动检测USB设备连接 */

while ( 1 ) {

printf( "Insert USB disk

" );

while ( mWaitInterrupt( ) != USB_INT_CONNECT ); /* 等待U盘连接 */

mDelaymS( 250 ); /* 延时等待U盘进入正常工作状态 */

Status = mInitDisk( ); /* 初始化U盘,实际是识别U盘的类型,必须进行此步骤 */

mStopIfError( Status );

Status = mIdenDisk( ); /* 识别分析U盘文件系统,必要操作 */

mStopIfError( Status );

Status = mReadSector( DiskStart + RsvdSecCnt + FATSz16 * 2, 32,

DISK_BUFFER );

mStopIfError( Status ); /* 读取FAT16逻辑盘的根目录,通常根目录占用32个扇区

*/

for ( CurrentDir = DISK_BUFFER; CurrentDir[0] != 0; CurrentDir += 32 ) {

if ( ( CurrentDir[0x0B] & 0x08 ) == 0 && CurrentDir[0] != 0xE5 ) {

CurrentDir[0x0B] = 0; /* 为了便于显示,设置文件名或者目录名的结束标志 */

printf( "Name: %s

", CurrentDir ); /* 通过串口输出显示 */

}

} /* 以上显示根目录下的所有文件名,以下打开第一个文件,如果是C文件的话 */ if ( (DISK_BUFFER[0x0B]&0x08)==0 && DISK_BUFFER[0]!=0xE5 && DISK_BUFFER[8]

=='C' ) {

Cluster = mGetPointWord( &DISK_BUFFER[0x1A] ); /* 文件的首簇 */

while ( Cluster < 0xFFF8 ) { /* 文件簇未结束 */

if ( Cluster == 0 ) mStopIfError( 0x8F ); /* 对于首簇,可能是0长度文件

*/

Status = mReadSector( mClusterToLba( Cluster ), SecPerClus,

DISK_BUFFER );

mStopIfError( Status ); /* 读取首簇到缓冲区 */

DISK_BUFFER[30] = 0; printf( "Data: %s

", DISK_BUFFER ); /* 显示首行

*/

Cluster = mLinkCluster( Cluster ); /* 获取链接簇,返回0说明错误 */

}

}

while ( mWaitInterrupt( ) != USB_INT_DISCONNECT ); /* 等待U盘拔出 */

mDelaymS( 250 );

}

}

该程序可以支持WINDOWS按FAT16格式化的U盘

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