基于CH375和STC89C52RC的无纸记录仪数据存储模块

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

2013拄第 9期仪 表 技 术 与 传 感 器Instrument Technique and Sensor2013No．9基于 CH375和 STC89C52RC的无纸记录仪数据存储模块李忠虎，王庆宪(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头 014010)摘要：主要针对无纸记录仪的数据存储方式，介绍了一种基于CH375 USB通用接 口芯片和 STC89C52RC单片机的数据存储模块设计方法。介绍了CH375的功能及特性，给出了数据存储模块设计方案，实现 了单片机与USB移动存储设备之 间的通讯 及数 据 交换。

关键词 ：CH375；STC89C52RC；USB；数据存储 ；无纸记录仪中图分类号：TH85+5 文献标识码：A 文章编号：1002—1841(2013)09—0047—02Paperless Recorder Data Storage M odule Based 0n CH375 and STC89C52RCLI Zhong—hu，WANG Qing—xian(School of Information Engineering，hiler Mongolia University of Science and technology，Baotou 014010，China)Abstract：Mainly aimed at the data storage mode of paperless recorder，this paper introduced a kind of data storage module de—sign method based on USB interface chip CH375 and MCU STC89C52RC．By introducing the function and characteristics ofCH375，it presented the design of the data storage module，realized the communication and data exchange between MCU and USBmobile storage device.

Key words：CH375；STC89C52RC；USB；data storage；paperless reeorder0 引言当前 ，随着计算机技术和 USB技术的飞速发展 ，USB技术因其自身的诸多优势被广泛应用于各个领域。很多单片机开发系统，如总线型分体式无纸记录仪等一些具有数据采集、处理、存储功能的仪器仪表都需要存储器，U盘等移动存储设备由于易于采购与携带且容量可选而得到越来越广泛的应用。

仪器仪表选用 u盘作为大容量的移动存储器可方便与计算机交换数据。因此，无纸记录仪设计中采用 STC89C52RC单片机控制 USB通用接口芯片 CH375驱动 U盘等移动存储设备 ，实现无纸记录仪采集显示数据的海量存储 。

1 CH375概述目前，国 内市 场 USB接 口芯 片种类 繁多，以 ISP116A、SL811HS及 CH375最具 有代表性。其 中 CH375是一 个通用USB总线 接 口芯片，支 持 USB—HOST主 机方式 和 USB—SLAVE设备方式 ，在本地端具有 8位双向数据总线 DO—D7、读选通输入引脚 RD#、写选通输入引脚 WR#、片选输入引脚 CS#、中断输入引脚 INT#以及地址输入引脚 A0，可以方便地与单片机、DSP等相连接。芯片内部集成了主从 USB接口SIE、PLL倍频器 、数据缓冲区、异步串行接 口、被动并行接口、控制传输的协议处理器、命令解释器和通用的固件程序等。

CH375的 USB主机方式支持常用的 USB全速移动存储设备，外部单片机可以直接通过 CH375内置的处理 Mass—storage海量存储设备的专用通讯协议固件(通常情况下，外部单片机不需要编写固件程序)，按照其内置的 USB协议、Mass—storage协议和SCSI协议，通过外部简单的编程以扇区为基本单位直收稿 日期：2012—11—28 收修改稿日期：2013—06—25接对 U盘读写，而且还可以对 u盘中文件进行打开、新建、删除以及搜索等操作。

CH375芯片具有低速和全速 USB—HOST主机接 口，兼容USB V2．0，外围元器件只需要少量的晶体和电容，而且可 以自动检测 USB移动存储设备的连接或断开，并提供设备连接或断开的事件通知。

2 系统硬件设计2．1 系统总体结构设计无纸记录仪作为一种仪器仪表 ，是获取 、转换、处理、记录各种工业现场实时数据并对现场系统实时监控和分析的必备工具，被广泛应用于电力、冶金等行业。无纸记录仪对数据进行采集并保存 ，以供上层进行分析 ，若通过 RS一232串行通讯接口进行数据传输，则在实际应用中需携带计算机到工业现场，而且必须配备相应的设备 ，使用极为不便 J。

基于 USB通用接 口芯片 CH375的存储模块，使无纸记录仪具有通用的USB接口，为其与计算机进行数据交换提供了一种简便的方法。无纸记录仪系统框图如图 1所示。

这里主要阐述CH375接口芯片的应用，系统中其他部分电路不作详细介绍。

2．2 CH_375与 STC89C52RC接口电路设计在USB—HOST主机方式下，CH375与单片机连接有并口和串口两种方式。相对于并口方式，串口传输速度较慢，为了提高单片机对 u盘的读写速率，故模块选用 CH375工作于主机方式下的并口模式。其接口电路如图2所示。

电路中，CH375接口芯片的TXD引脚直接接地，在复位期间为低电平，从而使 CH375工作于 USB—HOST主机方式下的并口方式；VCC采用5VI作电压，经0．1tF电源退耦电容与Instrument Technique and Sensor Sep．2013j —．IJ，数据采集 >I、r$1：Ii~ ：INT#1 c麟斟 单片机 按键／显示二=≥ STC8952RC
AO f f f 一报警电路I 一 RD#一 l f 二 l
WR# 1G2图 1 无纸记录仪系统框图GND相连，并且 V3引脚外接 0．1 IxF退耦 电容与 GND相连 ；8位数据总线 D0～D7与单片机 STC89C52RC的 P0口连接 ；RST1外接 0．47 p,F电容与外部电源相连；RST、RST#分别输出高电平、低电平 ，未采用时悬空；WR#、RD#分别连接单片机的 WR、RD；AO连接单片机P2．6引脚，当A0=1时可以写命令，当A0= 0时可 以读写数据；INT#连接到 STC89C52RC的 INT0引脚 ，低电平有效，单片机使用中断方式获知中断请求；ACT#是 USB设备连接状态输出引脚，低电平有效，串联电阻、LED与电源相连；CS#连 接 74HC138译码 器 YI引 脚，低 电平有 效，其 中74HC138译码器用于当单片机具有多个外围器件时进行设备选择；X0、X1之间连接 12 MHz的晶振，为芯片提供工作时钟。

74HCl38图2 CI-I375接口电路USB插座插上 USB设备时存在电容充电过程，为了避免插入时电流过大 ，致使单片机和 CH375复位 ，在 USB插座电源线上串联 5ft的限流电阻R，，并且并联两个 100 的电解电容。

为了提高系统的抗干扰性，也可以给 USB插座单独供电。

3 系统软件设计一 般情况下，单片机系统处理 USB移动存储设备的文件数据，需要编写特定的驱动程序来实现USB基本传输协议：控制／批量、Bulk—Only传输协议、SCSI／UFI／RBC命令层和 FAT32／16／12文件系统层。但 CH375不仅仅是一个通用的 USB接 口芯片，其内部还固化了相关的驱动程序，包含前3个命令层，故实际上单片机只需处理 FAT文件系统层 。

CH375以C语言子程序提供了USB移动存储设备的文件级接I=1，可方便地移植到各种常用单片机程序中，所以在该系统中采用 C语言编程，对无纸记录仪处理的数据以一个文件形式进行存储，支持文件的新建、打开、读写。由于 CH375的 INT#引脚连接到STC89C52RC的INT0弓l脚，在检测到 USB信号线状态发生变化时 ，CH375以中断方式通知单片机进行相关操作。其主要程序流程如图3所示。

首先对芯片端 口进行初始化设置 ，初始化完成之后进行 u盘检测，如果检测到U盘成功插入则打来相应的文件，然后通过独立按键对 U盘进行读写操作。

4 结束语文中介绍了基于CH375和 STC89C52RC单片机的接LI电路设计方法，使用 CH375接口芯片设计无纸记录仪系统的USB接口电路，实现系统自动检测外部 USB移动存储设备以及数据转存，为无纸记录仪的使用提供 了方便。通过数据存储模块，口图3 系统程序流程图系统能够完成文件的新建、打开和读写 ，并且转存数据能在计算机上打开，方便对工业现场数据进行分析和处理。

参考文献：[1] 张念淮．USB总线接口开发指南．北京：国防工业出版社，2002.

【2] 南京沁恒公司．USB总线接口芯片 CH375[EB／OL]．[2007—11— 09]．http：／／wch．cn／download／list．asp?id=13.

[3] 黎步银，韩新风．基于 USB接口的高速数据采集系统的设计．自动化与仪表，2008(2)：40—42.

[4] 许永和．8051单片机 USB接口程序设计．北京：北京航空航天大学出版社，2004.

作者简介：李忠虎(1969一)，教授，硕士生导师。研究方向：传感器技术 、过程参数检测与控制、智能仪器及应用。

E—mail．1 zh hul15###sina．com