一款高速USB转接多种协议芯片CH347
本文介绍了国产CH347芯片的多种工作模式，包括USB转UART、IIC、SPI和JTAG等功能。
目前正在设计合宙PC模拟器通过CH347实现控制SPI、IIC、GPIO的功能，所以给大家分享一下这个非常给力的国产芯片。
CH347介绍
CH347是一款高速USB总线转接芯片，通过USB总线提供异步串口、I2C同步串行接口、SPI同步串行接口和JTAG接口等。
在异步串口方式下，CH347提供了2个高速串口，主要用于为计算机扩展异步串口。
- 在同步串行接口方式下，
CH347提供了1个2线I2C接口(SCL线、SDA线)和1个4线SPI接口(SCS线、SCK/CLK线、MISO/SDI/DIN线、MOSI/SDO/DOUT线)，用于为计算机扩展2线或4线同步串行接口，操作EEPROM、FLASH和传感器等器件。 - 在SWD接口方式下，CH347提供了1个SWD接口（SWDCLK线，SWDIO线）
特点
- 概述
- 480Mbps高速USB设备接口，
外围元器件只需晶振和电容 - 单一
3.3V供电 - 多种工作模式，适应高速
USB转接应用需求
- 480Mbps高速USB设备接口，
- 异步串口
- 内置固件，仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口。
- 计算机端Windows操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。
- 硬件全双工串口，内置独立的收发缓冲区，通讯波特率支持1200bps～9Mbps。
- 串口支持8个数据位，支持奇校验、偶校验以及无校验，支持1或2停止位。
- 每个串口内置12K字节的接收FIFO，4K字节的发送FIFO。
- 支持常用的MODEM联络信号RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。
- 支持CTS和RTS硬件自动流控。
- 支持半双工，提供串口正在发送状态指示TNOW，可用于控制RS485收发切换。
- 支持最多8路GPIO输入输出功能。
- 通过外加电平转换器件，支持RS232、RS485、RS422等接口。
- I2C同步串行接口
- 作为Host/Master主机模式。
- 提供SCL和SDA两根信号线，支持5种传输速度，传输频率可达1MHz。
- 通过计算机API配合，可灵活操作2线接口的A/D、D/A、EEPROM和传感器等器件。
- SPI同步串行接口
- 作为Host/Master主机模式。
- 提供SCS线、SCK/CLK线、MISO/SDI/DIN线、MOSI/SDO/DOUT四根信号线。
- 支持2根片选信号线，可分时操作2个SPI接口设备。
- 支持8位/16位数据结构，支持MSB和LSB传输。
- 支持SPI模式0/1/2/3，支持传输频率配置，传输频率可达60MHz。
- 支持硬件DMA发送和接收。
- 通过计算机API配合，可灵活操作4线接口的FLASH、MCU、传感器等器件。
- JTAG接口
- 作为Host/Master主机模式。
- JTAG接口提供TMS线、TCK线、TDI线、TDO线、TRST线(可选)和SRST线(可选)。
- 支持高速USB数据传输。
- 通过计算机API配合，可灵活操作CPU、DSP、FPGA、CPLD、MCU等器件。
- SWD接口
- 作为Host/Master主机模式。
- SWD接口提供SWDCLK线、SWDIO线。
- 通过计算机API配合，可灵活操作ARM MCU和CPU等器件。
封装
注：CH347的USB收发器按USB2.0全内置设计，UD+和UD-引脚不能串接电阻，否则影响信号质量。 CH347F的底板是0#引脚GND，是可选但建议的连接；其它GND是必要连接。
模块功能
模式
CH347有四种工作模式，多接口可以同时使用：
| 接口模式 | 接口功能 |
|---|---|
| Mode-0 | 480Mbps高速USB转UART |
| Mode-1 | 480Mbps高速USB转UART+SPI+IIC(厂商驱动模式) |
| Mode-2 | 480Mbps高速USB转UART+SPI+IIC(系统HID驱动模式) |
| Mode-3 | 480Mbps高速USB转UART+JTAG(厂商驱动模式) |
这里的厂商驱动指的是驱动接口，需要安装沁恒提供的驱动
| 工作模式 | 功能接口说明 | 驱动接口 | API |
|---|---|---|---|
| 模式 0 | 接口 0：USB 转高速串口 0 接口 1：USB 转高速串口 1 | CH343SER(VCP) | 系统内原生串口 API 或 CH347DLL 内 CH347UART_xxx |
| 模式 1 | 接口 0：USB2.0 转高速串口 1 接口 1：USB2.0 转 SPI+I2C | CH343SER(VCP) CH347PAR | 系统内原生串口 API 或 CH347DLL 内 CH347UART_xxx CH347DLL 内 CH347SPI_xxx、CH347I2C_xxx |
| 模式 2 | 接口 0：USB2.0 HID 转高速串口 1 接口 1：USB2.0 HID 转 SPI+I2C | 系统自带 HID 驱动 | CH347UART_xxx CH347DLL 内 CH347SPI_xxx、CH347I2C_xxx |
| 模式 3 | 接口 0：USB2.0 转高速串口 1 接口 1：USB2.0 转 JTAG+I2C | CH343SER(VCP) CH347PAR | 系统内原生串口 API 或 CH347DLL 内 CH347UART_xxx CH347DLL 内 CH347JTAG_xxx、CH347I2C_xxx |
我们现在拆分上面的表格，让大家更好的去使用。
- 工作模式：提供了4种模式，模式之间的区别是“提供哪些接口”
- 功能接口说明：每个模式提供两个接口，相当于芯片同时提供两个独立的功能通道
- 驱动接口：不同的接口需要不同的驱动
- CH343SER：专门用作串口驱动
- CH347PAR：对
SPI IIC JTAG这些接口驱动 - 系统自带HID驱动，电脑自带不需要装
- API：控制芯片的函数，分为两种
- 系统原生接口API：电脑自带，适合简单控制串口
- CH343DLL里的函数：由沁恒提供，能控制
SPI IIC JTAG这些接口驱动
如果你用 CH347 的模式 1，实际使用场景是这样的： 硬件连接：把芯片插电脑 USB，芯片的 “串口” 接一个传感器，“SPI” 接一个显示屏； 装驱动：给串口装 “CH343SER (VCP)” 驱动，给 SPI 装 “CH347PAR” 驱动，电脑就能识别这两个接口； 写代码控制： 想读传感器数据：用 “系统原生串口 API” 或 “CH347UART_xxx” 函数控制串口； 想让显示屏显示内容：用 “CH347SPI_xxx” 函数控制 SPI 接口。
引脚定义
说明
CH347芯片具有多种工作模式，同一引脚在不同工作模式下的功能和定义可能不同。CH347芯片在上电复位或者外部复位时候，会检查引脚状态自动配置工作模式 只介绍347F的引脚，关于347T`可查阅下方的官方PDF
CH347技术手册
注：引脚类型缩写解释： USB = USB信号引脚； I = 信号输入； O = 信号输出； P = 电源或地； NC = 空脚； FT = 耐受5V电压。
1. 标准的公共引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 21 | VCC | P | 电源调节器正电源输入端，需要外接退耦电容 |
| 0,20 | GND | P | 公共接地端，需要连接USB总线的地线 |
| 3 | RST# | I | 外部复位输入端，低电平有效，内置上拉电阻 |
| 28 | UD+ | USB | 直接连到USB总线的D+数据线，不能额外串接电阻 |
| 27 | UD- | USB | 直接连到USB总线的D-数据线，不能额外串接电阻 |
| 1 | XI | I | 晶体振荡输入端 |
| 2 | XO | O | 晶体振荡反相输出端 |
| 6 | VIO | P | I/O端口电源输入端，需要外接退耦电容 |
2. SPI接口相关引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 13 | SCS0 | O | 4线串口的片选输出0 |
| 7 | SCS1 | O | 4线串口的片选输出1 |
| 14 | SCK | O | 4线串口的时钟输出，别名DCK |
| 15 | MISO | I(FT) | 4线串口的数据输入，别名DIN或SDI，内置上拉电阻 |
| 16 | MOSI | O | 4线串口的数据输出，别名DOUT或SDO |
3. IIC接口相关引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 12 | SDA | I/O (FT) | 2线串口的数据输入输出 |
| 11 | SCL | O | 2线串口的时钟输出 |
4. GPIO相关引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 17 | GPIO0 | I/O (FT) | 通用GPIO0，用于IO口输入或输出 |
| 18 | GPIO1 | I/O (FT) | 通用GPIO1，用于IO口输入或输出 |
| 10 | GPIO2 | I/O | 通用GPIO2，用于IO口输入或输出 |
| 9 | GPIO3 | I/O | 通用GPIO3，用于IO口输入或输出 |
| 23 | GPIO4 | I/O (FT) | 通用GPIO4，用于IO口输入或输出 |
| 24 | GPIO5 | I/O (FT) | 通用GPIO5，用于IO口输入或输出 |
| 25 | GPIO6 | I/O (FT) | 通用GPIO6，用于IO口输入或输出 |
| 26 | GPIO7 | I/O (FT) | 通用GPIO7，用于IO口输入或输出 |
5. UART接口相关引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 19 | TXD0 | O | UART0的串行数据输出，空闲态为高电平 |
| 22 | RXD0 | I(FT) | UART0的串行数据输入，内置上拉电阻 |
| 4 | TXD1 | O | UART1的串行数据输出，空闲态为高电平 |
| 5 | RXD1 | I | UART1的串行数据输入，内置上拉电阻 |
| 17 | CTS0 | I(FT) | UART0的MODEM输入信号，清除发送，低有效 |
| 18 | RTS0 | O | UART0的MODEM输出信号，请求发送，低有效；上电期间，若RTS0引脚检测到外接下拉电阻则禁用内部EEPROM中配置参数，启用芯片自带默认参数 |
| 12 | CTS1 | I(FT) | UART1的MODEM输入信号，清除发送，低有效 |
| 10 | RTS1 | O | UART1的MODEM输出信号，请求发送，低有效 |
| 7 | DTR0/TNOW0 | O | UART0的MODEM输出信号，数据终端就绪，低有效；UART0的RS485发送和接收控制引脚；上电期间，若DTR0引脚检测到外接下拉电阻则DTR0和DTR1分别切换为TNOW0和TNOW1功能 |
| 8 | DTR1/TNOW1 | O | UART1的MODEM输出信号，数据终端就绪，低有效；UART1的RS485发送和接收控制引脚 |
6. JTAG接口相关引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 25 | TDI | O | JTAG接口的数据输出 |
| 24 | TDO | I(FT) | JTAG接口的数据输入，内置上拉电阻 |
| 23 | TCK | O | JTAG接口的时钟输出 |
| 26 | TMS | O | JTAG接口的模式选择 |
| 9 | TRST | O | JTAG接口的复位输出 |
| 8 | SRST | O | JTAG接口的系统复位输出 |
7. SWD接口相关引脚
| 引脚号 | 引脚名称 | 类型 | 引脚说明 |
|---|---|---|---|
| 23 | SWDCLK | O | SWD接口的时钟引脚 |
| 26 | SWDIO | I/O (FT) | SWD接口的数据引脚 |
操作函数
如果想要设计操作芯片的部分，可以参考沁恒提供的应用软件源代码
源代码使用的是C++，如果有应用软件源代码讲解需求的话可B站私信
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