USB转SPI芯片简介
高速USB转接芯片CH347是一款集成480Mbps高速USB接口、JTAG接口、SPI接口、I2C接口、异步UART串口、GPIO接口等多种硬件接口的转换芯片。
接口示意图：
CH347-SPI接口特点
- USB传输采用USB2.0高速（480Mbps）
- 工作在 Host/Master主机模式；
- 内置硬件DMA，支持批量数据的快速发送和读取；
- 支持SPI模式0/1/2/3，支持传输频率配置，传输频率可达60MHz；
- 硬件信号：SCS0、SCS1、SCK、MISO和MOSI；
- 传输位序：MSB/LSB；
- 数据结构：8位/16位传输；
- 提供计算机端驱动程序和USB转SPI函数库，支持二次开发；
使用芯片准备工作
选择CH347工作模式
CH347芯片在复位时，会根据DTR1（CFG0）和RTS1（CFG1）引脚的电平状态配置其工作模式，各工作模式及功能说明如下：
工作模式 |
模式说明 |
CFG0 |
CFG1 |
Mode0 |
480Mbps高速USB转双UART（Baudrate最高9Mbps） |
1 |
1 |
Mode1 |
480Mbps高速USB转UART+SPI+I2C（厂商驱动模式） |
0 |
1 |
Mode2 |
480Mbps高速USB转UART+SPI+I2C（系统HID驱动模式） |
1 |
0 |
Mode3 |
480Mbps高速USB转UART+JTAG（厂商驱动模式） |
0 |
0 |
CH347可使用SPI的模式有两种，其区别在Mode1需要安装厂商驱动，Mode3可以使用系统内置HID驱动无需额外安装，只需在编程时调用CH347动态库进行软件编程即可，此处我们使用Mode1来进行操作。
驱动安装
window驱动安装
从WCH官网下载CH347转SPI/I2C/JTAG/GPIO驱动：CH341PAR.EXE - 南京沁恒微电子股份有限公司
驱动下载后进行一次安装，后续即可实现系统“免驱”效果无需二次安装。未插入设备时安装会显示“驱动预安装成功”，此时驱动已经正常安装，硬件即插即用。
Windows驱动通过微软数字签名认证，支持32/64位 Windows 11/10/8.1/8/7/VISTA/XP/2000，SERVER 2019/2016/2012/2008/2003等系统，无需担心Windows不同系统兼容性问题。
官方同时提供驱动资源包CH341PAR.ZIP - 南京沁恒微电子股份有限公司，可将驱动安装文件打包至成熟产品一齐发布，且支持无界面安装操作，可通过软件编程调用命令行操作，只需执行“SETUP /S”命令即可静默驱动安装。
点击安装之后，等待弹出安装成功窗口后点击确定即可。
Linux驱动安装
联系WCH技术支持获取到CH347-Linux驱动，然后进行安装
1、执行make编译驱动；
2、执行make load动态加载驱动，或执行make install后可实现重新启动自动检测硬件并加载驱动；
3、插入设备可查看到生成前缀为ch34x_pis的设备节点。
使用USB操作FLASH
本次操作CH347开发板板载FLASH：W25Q16JVSSIQ。
除此之外，CH347也可操作常见AT25/26、GD25等FLASH
调用函数
WCH提供了一套公用的库函数接口，即Windows&Linux平台接口函数名称与参数一致，其库函数接口特性如下：
操作SPI、I2C、GPIO等的接口在任何工作模式下都可使用同一API，在进行软件编写时，只需调用接口完成代码操作逻辑而不用关注当前硬件工作模式。提供插拔检测函数可动态监测设备插拔信息，更方便进行设备管理。
具体详细内容可参考官方开发手册：CH347EVT.ZIP - 南京沁恒微电子股份有限公司 【目录：CH347EVT\EVT\PUB\CH347应用开发手册.PDF】
/***************插拔监测函数************/
BOOL WINAPI CH347SetDeviceNotify( // 设定设备事件通知程序
ULONG iIndex, // 指定设备序号,0对应第一个设备
PCHAR iDeviceID, // 可选参数,指向字符串,指定被监控的设备的ID,字符串以\0终止
mPCH347_NOTIFY_ROUTINE iNotifyRoutine ); // 指定设备事件回调程序,为NULL则取消事件通知,否则在检测到事件时调用该程序
/***************SPI接口函数通用于Mode1/2********************/
// SPI控制器初始化
BOOL WINAPI CH347SPI_Init(ULONG iIndex,mSpiCfgS *SpiCfg);
//获取SPI控制器配置信息
BOOL WINAPI CH347SPI_GetCfg(ULONG iIndex,mSpiCfgS *SpiCfg);
//设置片选状态,使用前需先调用CH347SPI_Init对CS进行设置
BOOL WINAPI CH347SPI_ChangeCS(ULONG iIndex, // 指定设备序号
UCHAR iStatus); // 0=撤消片选,1=设置片选
//设置SPI片选
BOOL WINAPI CH347SPI_SetChipSelect(ULONG iIndex, // 指定设备序号
USHORT iEnableSelect, // 低八位为CS1，高八位为CS2; 字节值为1=设置CS,为0=忽略此CS设置
USHORT iChipSelect, // 低八位为CS1，高八位为CS2;片选输出,0=撤消片选,1=设置片选
ULONG iIsAutoDeativeCS, // 低16位为CS1，高16位为CS2;操作完成后是否自动撤消片选
ULONG iActiveDelay, // 低16位为CS1，高16位为CS2;设置片选后执行读写操作的延时时间,单位us
ULONG iDelayDeactive); // 低16位为CS1，高16位为CS2;撤消片选后执行读写操作的延时时间,单位us
//SPI4写数据
BOOL WINAPI CH347SPI_Write(ULONG iIndex, // 指定设备序号
ULONG iChipSelect, // 片选控制, 位7为0则忽略片选控制, 位7为1进行片选操作
ULONG iLength, // 准备传输的数据字节数
ULONG iWriteStep, // 准备读取的单个块的长度
PVOID ioBuffer); // 指向一个缓冲区,放置准备从MOSI写出的数据
//SPI4读数据.无需先写数据，效率较CH347SPI_WriteRead高很多
BOOL WINAPI CH347SPI_Read(ULONG iIndex, // 指定设备序号
ULONG iChipSelect, // 片选控制, 位7为0则忽略片选控制, 位7为1进行片选操作
ULONG oLength, // 准备发出的字节数
PULONG iLength, // 准备读入的数据字节数
PVOID ioBuffer); // 指向一个缓冲区,放置准备从DOUT写出的数据,返回后是从DIN读入的数据
// 处理SPI数据流,4线接口
BOOL WINAPI CH347SPI_WriteRead(ULONG iIndex, // 指定设备序号
ULONG iChipSelect, // 片选控制, 位7为0则忽略片选控制, 位7为1则操作片选
ULONG iLength, // 准备传输的数据字节数
PVOID ioBuffer ); // 指向一个缓冲区,放置准备从DOUT写出的数据,返回后是从DIN读入的数据
// 处理SPI数据流,4线接口
BOOL WINAPI CH347StreamSPI4(ULONG iIndex, // 指定设备序号
ULONG iChipSelect, // 片选控制, 位7为0则忽略片选控制, 位7为1则参数有效
ULONG iLength, // 准备传输的数据字节数
PVOID ioBuffer ); // 指向一个缓冲区,放置准备从DOUT写出的数据,返回后是从DIN读入的数据操作流程
代码示例
Windows例程
可参考官方开发资料：CH347EVT.ZIP - 南京沁恒微电子股份有限公司 【目录：CH347EVT\EVT\TOOLS\CH347Demo】
界面读写示例如下：
Linux例程
可参考如下代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include "CH347LIB.h"
#define CMD_FLASH_SECTOR_ERASE 0x20
#define CMD_FLASH_BYTE_PROG 0x02
#define CMD_FLASH_READ 0x03
#define CMD_FLASH_RDSR 0x05
#define CMD_FLASH_WREN 0x06
#define CMD_FLASH_JEDEC_ID 0x9F
#define SPI_FLASH_PerWritePageSize 256
#ifndef CH34x_DEBUG
#define CH34x_DEBUG
#endif
#ifdef CH34x_DEBUG
#define dbg( format, arg...) printf( format "\n", ##arg );
#endif
#define err( format, arg... ) \
printf( "error %d: " format "\n", __LINE__, ##arg )
int mindex = -1;
BOOL FlashDevIsOpened = false;
static struct timeval t1, t2;
BOOL CH347_SPI_Init()
{
BOOL ret = false;
mSpiCfgS spiDev = { 0 };
// Init the SPI arg
spiDev.iMode = 3;
spiDev.iClock = 1;
spiDev.iByteOrder = 1;
spiDev.iSpiOutDefaultData = 0xFF;
// Init CH347 SPI
ret = CH347SPI_Init(mindex, &spiDev);
if (!ret) {
err("Failed to init device");
return false;
}
return true;
}
ULONG EndSwitch(ULONG dwVal)
{
ULONG SV;
((PUCHAR)&SV)[0] = ((PUCHAR)&dwVal)[3];
((PUCHAR)&SV)[1] = ((PUCHAR)&dwVal)[2];
((PUCHAR)&SV)[2] = ((PUCHAR)&dwVal)[1];
((PUCHAR)&SV)[3] = ((PUCHAR)&dwVal)[0];
return SV;
}
BOOL FLASH_IC_Check()
{
unsigned int count;
unsigned int Flash_ID = 0;
unsigned int dat = 0;
unsigned int iLength = 0;
UCHAR mBuffer[16] = { 0 };
memset(mBuffer+1, 0xFF, 3);
mBuffer[0] = CMD_FLASH_JEDEC_ID;
iLength = 3;
if (CH347SPI_WriteRead(mindex, 0x80, iLength + 1, mBuffer) == false)
return (0xFFFFFFFF);
else
{
mBuffer[0] = 0;
memcpy(&dat, mBuffer, 4);
}
Flash_ID = EndSwitch(dat);
printf(" Flash_ID: %X\n", Flash_ID);
}
unsigned int FLASH_RD_Block(unsigned int address, UCHAR *pbuf, unsigned int len)
{
/* W25系列FLASH、SST系列FLASH */
ULONG iLen = 0;
UCHAR DBuf[8192] = {0};
DBuf[0] = CMD_FLASH_READ;
DBuf[1] = (UCHAR)(address >> 16);
DBuf[2] = (UCHAR)(address >> 8);
DBuf[3] = (UCHAR)(address);
iLen = len;
if (!CH347SPI_Read(mindex, 0x80, 4, &iLen, DBuf))
{
printf("FLASH_RD_Block %ld bytes failure.", iLen);
return 0;
}
else
{
memcpy(pbuf, DBuf, len);
return len;
}
}
// FLASH字节读
BOOL FlashBlockRead()
{
double UseT;
ULONG DataLen, FlashAddr = 0, i;
UCHAR DBuf[8192] = {0};
CHAR FmtStr[512] = "", FmtStr1[8 * 1024 * 3 + 16] = "";
if (!FlashDevIsOpened)
{
printf("请先打开设备");
return false;
}
//获取FLASH读的起始地址
FlashAddr = 0x00;
//获取FLASH读的字节数,十六进制
DataLen = 0x500;
gettimeofday(&t1, NULL);
DataLen = FLASH_RD_Block(FlashAddr, DBuf, DataLen);
gettimeofday(&t2, NULL);
int data_sec = t2.tv_sec - t1.tv_sec;
int data_usec = t2.tv_usec - t1.tv_usec;
UseT = ((float)data_sec + (float)data_usec / 1000000);
if (DataLen < 1)
{
printf(">>Flash读:从[%lX]地址开始读入%ld字节...失败.\n", FlashAddr, DataLen);
}
else
{
printf(">>Flash读:从[%lX]地址开始读入%ld字节...成功.用时%.3fS\n", FlashAddr, DataLen, UseT);
{ //显示FLASH数据,16进制显示
for (i = 0; i < DataLen; i++)
sprintf(&FmtStr1[strlen(FmtStr1)], "%02X ", DBuf[i]);
printf("Read: \n%s\n", FmtStr1);
}
}
return true;
}
BOOL FLASH_WriteEnable()
{
ULONG iLen = 0;
UCHAR DBuf[128] = {0};
DBuf[0] = CMD_FLASH_WREN;
iLen = 0;
return CH347SPI_WriteRead(mindex, 0x80, iLen + 1, DBuf);
}
BOOL CH34xFlash_Wait()
{
ULONG mLen, iChipselect;
UCHAR mWrBuf[3];
UCHAR status;
mLen = 3;
iChipselect = 0x80;
mWrBuf[0] = CMD_FLASH_RDSR;
do{
mWrBuf[0] = CMD_FLASH_RDSR;
if( CH347StreamSPI4( mindex, iChipselect, mLen, mWrBuf ) == false )
return false;
status = mWrBuf[1];
}while( status & 1 );
return true;
}
BOOL CH34xSectorErase(ULONG StartAddr )
{
ULONG mLen, iChipselect;
UCHAR mWrBuf[4];
if( FLASH_WriteEnable(mindex) == false )
return false;
mWrBuf[0] = CMD_FLASH_SECTOR_ERASE;
mWrBuf[1] = (UCHAR)( StartAddr >> 16 & 0xff );
mWrBuf[2] = (UCHAR)( StartAddr >> 8 & 0xf0 );
mWrBuf[3] = 0x00;
mLen = 4;
iChipselect = 0x80;
if( CH347StreamSPI4( mindex, iChipselect, mLen, mWrBuf ) == false )
return false;
if( CH34xFlash_Wait() == false )
return false;
return true;
}
BOOL W25XXX_WR_Page(PUCHAR pBuf, ULONG address, ULONG len)
{
ULONG iChipselect = 0x80;
UCHAR mWrBuf[8192];
if( !FLASH_WriteEnable() )
return false;
mWrBuf[0] = CMD_FLASH_BYTE_PROG;
mWrBuf[1] = (UCHAR)(address >> 16);
mWrBuf[2] = (UCHAR)(address >> 8);
mWrBuf[3] = (UCHAR)address;
memcpy(&mWrBuf[4], pBuf, len);
if( CH347SPI_Write( mindex, iChipselect, len+4, SPI_FLASH_PerWritePageSize+4,mWrBuf) == false )
return false;
memset( mWrBuf, 0, sizeof( UCHAR ) * len );
if( !CH34xFlash_Wait() )
return false;
}
BOOL FlashBlockWrite()
{
ULONG i = 0;
ULONG DataLen, FlashAddr, BeginAddr, NumOfPage, NumOfSingle;
UCHAR DBuf[8 * 1024 + 16] = {0};
UCHAR FmtStr[8 * 1024 * 3 + 16] = "", ValStr[16] = "";
PUCHAR pbuf;
double BT, UseT;
//获取写FLASH的起始地址,十六进制
FlashAddr = 0x00;
BeginAddr = FlashAddr;
//获取写FLASH的字节数,十六进制
DataLen = 0;
for (i = 0; i < 1280; i++)
{
DBuf[i] = 0x55;
DataLen++;
}
pbuf = DBuf;
NumOfPage = DataLen / SPI_FLASH_PerWritePageSize;
NumOfSingle = DataLen % SPI_FLASH_PerWritePageSize;
gettimeofday(&t1, NULL);
if (NumOfPage == 0)
{
W25XXX_WR_Page(DBuf, FlashAddr, DataLen);
} else
{
while (NumOfPage--)
{
W25XXX_WR_Page(pbuf, FlashAddr, SPI_FLASH_PerWritePageSize);
pbuf += SPI_FLASH_PerWritePageSize;
FlashAddr += SPI_FLASH_PerWritePageSize;
}
if (NumOfSingle)
W25XXX_WR_Page(pbuf, FlashAddr, NumOfSingle);
}
gettimeofday(&t2, NULL);
int data_sec = t2.tv_sec - t1.tv_sec;
int data_usec = t2.tv_usec - t1.tv_usec;
UseT = ((float)data_sec + (float)data_usec / 1000000);
if (DataLen < 1)
{
printf(">>Flash写:从[%lX]地址开始写入%ld字节...失败\n", BeginAddr, DataLen);
}
else
{
printf(">>Flash写:从[%lX]地址开始写入%ld字节...成功.用时%.3fS\n", BeginAddr, DataLen, UseT / 1000);
}
return true;
}
int main()
{
BOOL ret = false;
// Open the device
mindex = CH347OpenDevice(0);
// mindex = open("/dev/hidraw1", O_RDWR);
if (mindex < 0) {
printf("Failed to open device.\n");
return -1;
}
FlashDevIsOpened = true;
// Init the SPI controler
ret = CH347_SPI_Init();
if (!ret) {
err("Failed to init CH347 SPI.");
exit(-1);
}
// Read the Flash ID
ret = FLASH_IC_Check();
if (!ret) {
err("Failed to find flash");
exit(-1);
}
// Read the Flash data
ret = FlashBlockRead();
if (!ret) {
err("Failed to read flash");
exit(-1);
}
// Erase the flash data
ret = CH34xSectorErase(0x00);
if (!ret) {
err("Failed to erase flash");
exit(-1);
}
// Write the flash data
ret = FlashBlockWrite();
if (!ret) {
err("Failed to write flash");
exit(-1);
}
// Check the flash data
ret = FlashBlockRead();
if (!ret) {
err("Failed to read flash");
exit(-1);
}
// Close the CH347 Device
if (CH347CloseDevice(mindex))
{
FlashDevIsOpened = false;
printf("Close device succesed\n");
}
return 0;
}
执行截图：
