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[USB芯片] USB转GPIO应用方案

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1585|0
 楼主| WCH@TECH39 发表于 2022-9-1 21:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
USB转GPIO, GPIO扩展, USB转多路GPIO, 方案, 电平
本帖最后由 WCH@TECH39 于 2022-9-1 21:09 编辑

1、概述
沁恒提供的多款USB转接系列芯片均提供GPIO引脚功能，各引脚支持独立的输出输入，GPIO功能的使用需要与计算机端厂商驱动程序和应用软件配合使用。各芯片的默认GPIO引脚状态，可直接查阅芯片技术手册或参考方案中附表。

型号
CH344Q
CH344L
CH347T
CH348L
CH348Q
CH9101U/H
USB
480M高速
全速
480M高速
480M高速
480M高速
全速
GPIO数量
16
12
8
48
12
6
封装
LQFP48
LQFP48
TSSOP20
LQFP100
LQFP48
SSOP28/
QFN32
IO电压
3.3V
3.3V
3.3V
3.3V/2.5V/1.8V
3.3V
5V/3.3V/
2.5V/1.8V


型号
CH9101R/Y
CH9102F
CH9102X
CH9103M
CH9104L
CH9326G
USB
全速
全速
全速
全速
全速
全速
GPIO数量
4
5
6
12
24
4
封装
QSOP16/QFN16
QFN24
QFN28
QFN40
LQFP48
SOP16
IO电压
5V/3.3V/
2.5V/1.8V
5V/3.3V/
2.5V/1.8V
3.3V
5V/3.3V/
2.5V/1.8V
3.3V
5V/3.3V

2、方案特点
  • 支持Windows/Linux/Android/macOS等操作系统。
  • 除支持GPIO功能外，芯片还提供高速UART/SPI/I2C/JTAG等硬件接口。
  • 支持全速和480Mbps高速USB接口，高速USB应用控制与响应速度更快，效率更高。
  • 支持GPIO bitbang方式，可软件模拟各类高速通信时序。
  • 支持USB设备VID/PID/字符串等内容配置。
  • 双电源设计，支持IO独立供电。

3、应用框图
395056310ad8c505f5.png


4、应用演示4.1 Windows平台GPIO应用演示
416956310ad93caa1c.png

串口和设备信息栏
  • 串口号：设备管理器中对应目标设备的串口号，通过下拉箭头选择
  • 搜索WCH USB串口：主动搜索串口
  • 启动自动打开：开启设备USB插拔检测，成功检测到自动打开设备
GPIO信息和操作栏
  • 引脚名称：选中需要操作的GPIO
  • 功能：选中启用该GPIO
  • IO方向：选中设置GPIO为输出，未选中则设置为输入
  • 状态：输出方向->选中输出高电平，反之低电平。输入方向->读取为高电平时选中，反之为低电平
  • 读取芯片GPIO配置：获取当前芯片的GPIO使能状态、方向设置、引脚电平状态
  • 配置芯片GPIO：配置芯片的GPIO使能状态、方向、引脚电平
  • 设置GPIO电平：配置芯片的已使能且方向为输出的GPIO引脚电平
  • 获取GPIO电平：获取当前芯片的GPIO引脚电平状态

4.2 Linux平台GPIO应用演示
826486310ad9a3adbd.png
785626310ad9f6b813.png

程序默认操作USB设备的字符设备节点：/dev/ttyCH343USB0，需要操作其他节点或设备可直接修改。演示程序打开设备后自动获取芯片型号和GPIO数量。
  • 选项“g”：获取当前芯片的GPIO使能状态、方向设置、引脚电平状态
  • 选项“o”：GPIO输出功能演示，按编号依次操作GPIO输出200ms的低电平
  • 选项“i”：获取当前芯片的GPIO引脚电平状态

4.3 Android平台GPIO应用演示
950656310ada90ba71.png

  • 使能：选中则启用该GPIO
  • IO方向：IN设置GPIO为输入，OUT则设置为输出
  • 电平：输出方向->选中输出高电平，反之低电平。输入方向->读取为高电平时选中，反之为低电平
  • 读取GPIO配置：获取当前芯片的GPIO使能状态、方向设置、引脚电平状态
  • 配置芯片GPIO：配置芯片的GPIO使能状态、方向、引脚电平
  • 设置GPIO电平：配置芯片的已使能且方向为输出的GPIO引脚电平
  • 获取GPIO电平：获取当前芯片的GPIO引脚电平状态

4.4 macOS平台GPIO应用演示
459676310adb483cc4.png

串口和设备信息栏
  • 设备序号：系统下目标设备的串口名称，通过下拉箭头选择
  • 连接/断开设备：自动检测串口设备，对设备进行连接/断开操作
  • 设备状态：显示当前设备信息
  • 扫描设备：主动搜索串口

GPIO信息和操作栏
  • 引脚名称：选中需要操作的GPIO
  • 功能：选中启用该GPIO
  • IO方向：选中设置GPIO为输出，未选中则设置为输入
  • 状态：输出方向->选中输出高电平，反之低电平。输入方向->读取为高电平时选中，反之为低电平
  • 读取芯片GPIO配置：获取当前芯片的GPIO使能状态、方向设置、引脚电平状态
  • 配置芯片GPIO：配置芯片的GPIO使能状态、方向、引脚电平
  • 设置GPIO电平：配置芯片的已使能且方向为输出的GPIO引脚电平
  • 获取GPIO电平：获取当前芯片的GPIO引脚电平状态

5、默认GPIO引脚状态表

CH344Q
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
方向
I
O
I
O
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
8
9
10
11
12
13
14
15
方向
O
O
O
O
I
I
I
I
电平
H/L
H/L
H/L
H/L
H
H
H
H


CH344L
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
方向
I
O
I
O
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
8
9
10
11




方向
O
O
O
O




电平
H/L
H/L
H/L
H/L






CH347T
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
方向
I
O
I
I
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H/L
H
H


CH348L
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
方向
I
O
I
O
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
8
9
10
11
12
13
14
15
方向
O
O
O
O
I
O
I
O
电平
H
H/L
H
H/L
H
H
H
H
编号
16
17
18
19
20
   21
22
23
方向
I
O
I
O
O
O
O
O
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
24
25
26
27
28
29
30
31
方向
I
I
I
I
I
I
I
I
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
32
33
34
35
36
37
38
39
方向
I
I
I
I
I
I
I
I
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
40
41
42
43
44
45
46
47
方向
I
I
I
I
I
I
I
I
电平
H
H
H
H
H
H
H
H


CH348Q
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
方向
I
O
I
O
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
8
9
10
11

方向
O
O
O
O




电平
H/L
H/L
H/L
H/L






CH9101U/H
编号
0
1
2
3
4
6
方向
O
O
O
O
O
I
电平
H
H
L
H/L
H/L
H


CH9101R/Y
编号
0
1
2
3
方向
O
O
O
I
电平
H
H
L
H


CH9102F
编号
0
1
2
3
4
方向
O
O
O
I
I
电平
H
H
L
H
H


CH9102X
编号
0
1
2
3
5
6
方向
O
O
O
I
I
I
电平
H
H
L
H
H
H


CH9103M
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
方向
I
I
I
I
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H
H
H
编号
8
9
10
11




方向
O
O
O
O




电平
H
H
L
L






CH9104L
编号
00
01
02
03
04
05
方向
I
I
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H/L
编号
10
11
12
13
14
15
方向
I
I
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H/L
编号
20
21
22
23
24
25
方向
I
I
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H/L
编号
30
   31
32
33
34
35
方向
I
I
I
O
I
O
电平
H
H
H
H
H
H/L


CH9326G
编号
0
1
2
3
方向
I
I
I
I
电平
H
H
H
H





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