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[嵌入式]USB转GPIO应用方案

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引脚状态有所区别，可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

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。

应用框图

应用演示

Windows平台GPIO应用演示

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

Linux平台GPIO应用演示

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

Android平台GPIO应用演示

  • 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

macOS平台GPIO应用演示

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

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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