免驅USB HID芯片HT42B564的應用

ID:206590 · 發(fā)表于 2018-5-10 16:40

1、作品簡介

知名半導體廠家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，針對需與各種類型 UART 通信的產(chǎn)品應用而設計。該芯片采用免驅的USB HID協(xié)議與PC機進行雙向通信，使用者無需了解繁瑣的USB通信協(xié)議，即可輕松實現(xiàn)中、低速率的各種USB接口類產(chǎn)品。

2、方案亮點

采用HT42B564芯片的USB產(chǎn)品方案具有以下亮點：

①采用USB HID協(xié)議，無需再麻煩安裝驅動程序（即免驅動），廣泛支持最多種操作系統(tǒng)： Windows XP，Vista，Win 7，Win 8/8.1，Win10 。這種免驅對售后維護是很方便的！

②官方提供HID的DLL API（應用程序接口，動態(tài)鏈接庫），方便進行程序應用編寫。

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

④USB 接口

- 兼容 USB 2.0 全速模式

- 執(zhí)行 USB 人機接口設備類 ( 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，可跟外界無縫設備對接！

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DLL可對波特率進行修改。

3、方框圖

4、硬件原理圖

以下是采用HT42B564構建的一個USB HID轉UART串口的小功能板的設計情況，原理圖分為多個部分，下面逐一介紹：

第一部分: 主控部分

備注說明：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無晶振系統(tǒng)設計 (Crystal-less USB)。HT42B564它可完成USB枚舉、配置和收發(fā)通信任務，大大減輕和解決了單片機的USB 通信難題。HT42B564可以理解成一個透明的通信裝置，任何外界的設備（MCU、ARM、FPGA、DSP）可以不用考慮USB是如何實現(xiàn)的，只負責串口收發(fā)數(shù)據(jù)即可USB雙向通信功能。； VDDIO用于對UART串口的Rx/Tx 引腳提供電平電源，通過設置跟外界的設備一樣的I/O電壓，無需再使用額外的電平轉換IC，可令該HT42B564與外界的設備實現(xiàn)無縫電平對接！LED指示燈中，D1是系統(tǒng)電源指示用途；而D2是HT42B564的收發(fā)信號狀態(tài)指示燈，當Tx 或Rx 進行通信時，該燈會閃亮一下。

第二部分: USB接口部分

備注說明：上圖中，U2是TVS 二極管陣列，具有結電容特性超低，支持USB高速信號的ESD保護使用。R3、R4、C8 、C9組成一個簡單的USB信號匹配阻抗電路，如對認證要求不高，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)外部設備的電平情況，通過跳線帽JP1 可以選擇常見的接口電平: 5V 或 3.3V。F1是可恢復保險絲，進一步對系統(tǒng)進行過流保護。

第四部分：UART串口的通信接口部分

備注說明：上圖中，R5和R6 組成接口的過流限制功能，而TVS1器件是一個過壓保護用途。根據(jù)實際需要，這些器件可以省略。

5、材料清單（BOM列表)

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

6、PCB實物圖

(正面圖，與硬幣實物的對比)

(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 提供了動態(tài)鏈接庫（DLL）。動態(tài)鏈接庫 DLL 是函數(shù)可執(zhí)行文件的共享庫，可允許不同編程語言(如常見的VB、VC、C#、JAVA等) 的應用進行調(diào)用。使用此 DLL，用戶無需耗費大量時間寫 USB 相關程序，可快速開發(fā)出不同客戶端的應用。這些DLL的功能函數(shù)，主要的有：

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

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

CloseHIDDevice ()，用途：關閉已經(jīng)打開了的HID設備的文件句柄。

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）來自HT42B564的串口Rx輸入端數(shù)據(jù)到PC電腦。

備注說明：因版面有限，這部分的DLL用法，請參考官方的PDF文件和相關語言開放平臺對DLL調(diào)用和使用方法。

除了用戶可以自行編寫DLL，實現(xiàn)自己的Windows應用程序，用戶還可以直接使用原廠Hotltek提供的以下HID_UART.exe程序對USB-HID 芯片HT42B564的收發(fā)通信傳輸進行演示：

8、應用舉例

使用這個免驅的USB芯片，可以構建很多有趣、實用的USB接口系列電子產(chǎn)品！比如：

8-1、USB LCD

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

8-2、USB 溫度傳感器

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

8-3、USB 電壓表

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

9、總結

USB已經(jīng)成為無數(shù)嵌入式應用的首選接口，然而從開發(fā)人員的角度來看，USB是需要相當多的固件專業(yè)知識和開發(fā)工作量的復雜協(xié)議，通過內(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: C77683) ，任何外界的設備（MCU、ARM、FPGA、DSP），設計者只需要會使用串口，就可以輕松實現(xiàn)基于USB接口的各種新型電子產(chǎn)品！