基于ATmega128和CH374的USB接口的軟硬件設計

　　1.2 硬件電路

CH374通過SPI串行接口以及中斷輸出與單片機連接，以便節(jié)約單片機的I/O引腳。CH374芯片的RD#引腳和WD#為低電平（接地）且CS#引腳為高電平（接正電源），則CH374將工作于SPI串口方式。在SPI串口方式下，CH374只需要與ATmega128單片機連接5個信號線：SCS#引腳、SCK引腳、SDI引腳、SDO引腳以及INT#引腳，其它引腳都可以懸空。電路示意圖如圖2所示。

圖2 硬件電路示意圖

ATmega128單片機配置為SPI主機時，SPI接口不自動控制PBO（SS#）引腳，必須由用戶軟件在通信開始前進行處理。對SPI數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)即啟動SPI時鐘，將8比特的數(shù)據(jù)移入CH374芯片。CH374的SPI接口支持SPI模式0和SPI模式3,CH374總是從SPI時鐘SCK的上升沿輸入數(shù)據(jù)，并在允許輸出時從SCK的下降沿輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)位順序是高位在前，計滿8位為一個字節(jié)。SPI的操作步驟如下：

1）ATmega128產(chǎn)生CH374芯片的SPI片選，低電平有效；
2）ATmega128按SPI輸出方式發(fā)出一個字節(jié)的地址碼，用于指定其后讀寫操作的起始地址；
3）ATmega128發(fā)出一個字節(jié)的命令碼指明操作方向，讀操作命令碼是COH,寫操作命令碼是80H;
4）如果是寫操作，ATmega128發(fā)出一個字節(jié)的待寫數(shù)據(jù)，CH374收到并保存到指定地址后地址自動加1,ATmega128繼續(xù)發(fā)出若干個字節(jié)的待寫數(shù)據(jù)，CH374依次處理，直到ATmega128禁止SPI片選；
5）如果是讀操作，CH374從指定地址讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)并輸出后地址自動加1,ATmega128收到數(shù)據(jù)并保存，CH374繼續(xù)從下一個地址讀出數(shù)據(jù)并輸出，直到ATmega128禁止SPI片選；
6）ATmega128禁止CH374芯片的SPI片選，以結束當前SPI操作。

2 系統(tǒng)軟件設計

軟件開發(fā)采用ATMEL公司的AVR STUDIO 3.53集成開發(fā)環(huán)境，包括：AVR ASSEMBLER編譯器、AVR STUDIO調(diào)試功能、AVR PROG串行、并行下載功能、JTAG ICE仿真功能，本設計采用的是JTAG ICE仿真調(diào)試。軟件設計主要包括固件程序設計、應用程序設計和驅動程序設計3個部分。

2.1 固件程序設計

CH374內(nèi)置了USB通信中的底層協(xié)議，因此單片機程序非常簡潔。在外置固件模式下，在完成CH374的初始化工作后，由外部單片機根據(jù)需要自行處理各種USB請求，從而完成USB總線連接過程。初始化CH374主要完成USB設備的枚舉，CH374初始化程序的程序如下：

void CH374_PORT_INIT（） /*進行初始化*/
{ unsigned char i;
PORTB |=0x03;/*禁止SPI片選，設置SCS#默認為高電平*/
DDRB |=0x07;/*設置SCS#,SCK,SDI為輸出*/
DDRB=0x08;/*SDO輸入*/
SPCR=0x5C;/*設置SPI模式3*/
CH374_DAT_PORT=1;/*設置為使用外置固件的USB設備方式*//*下述啟用中斷，CH374連接在INT0*/
IT0=0;/*置外部信號為低電平觸發(fā)*/
IE0=0;/*清中斷標志*/
EX0=1;/*允許CH374中斷*/
}