器件科普：免驱USB HID芯片HT42B564的应用

1、作品简介 

知名半导体厂家台湾Holtek 公司的HT42B564-x(x是版本) 是 一 款 内 置 完 整 USB 和 UART 接口功能的高性能 USB to UART Bridge 控制器，针对需与各种类型 UART 通信的产品应用而设计。该芯片采用免驱的USB HID协议与PC机进行双向通信，使用者无需了解繁琐的USB通信协议，即可轻松实现中、低速率的各种USB接口类产品。

2、方案亮点

采用HT42B564芯片的USB产品方案具有以下亮点：

①采用USB HID协议，无需再麻烦安装驱动程序（即免驱动），广泛支持最多种操作系统： Windows XP，Vista，Win 7，Win 8/8.1，Win10 。这种免驱对售后维护是很方便的！

②官方提供HID的DLL API（应用程序接口，动态链接库），方便进行程序应用编写。

③外围内置 0.25% 精度的 12MHz 振荡器用于所有 USB 模式，外接元器件简单。

④USB 接口

- 兼容 USB 2.0 全速模式

- 执行 USB 人机接口设备类 ( HID )

- D+ 引脚连接 1.5k? 上拉电阻

⑤VDDIO 引脚提供Tx&Rx电平，可以选择3.3V或5.0V或其它，可跟外界无缝设备对接！

⑥全双工UART接口，提供最大 32-byte 发送缓冲器及 32-byte 接收缓冲器。

⑦波特率支持：9600/19200/38400/57600/115200bps，通过DLL可对波特率进行修改。

3、方框图 

4、硬件原理图

以下是采用HT42B564构建的一个USB HID转UART串口的小功能板的设计情况，原理图分为多个部分，下面逐一介绍：

第一部分: 主控部分 

备注说明： 上图中，U3是USB通信主控芯片HT42B564，其内置了高精度晶振，可支持USB无晶振系统设计 (Crystal-less USB)。HT42B564它可完成USB枚举、配置和收发通信任务，大大减轻和解决了单片机的USB 通信难题。HT42B564可以理解成一个透明的通信装置，任何外界的设备（MCU、ARM、FPGA、DSP）可以不用考虑USB是如何实现的，只负责串口收发数据即可USB双向通信功能。； VDDIO用于对UART串口的Rx/Tx 引脚提供电平电源，通过设置跟外界的设备一样的I/O电压，无需再使用额外的电平转换IC，可令该HT42B564与外界的设备实现无缝电平对接！LED指示灯中，D1是系统电源指示用途；而D2是HT42B564的收发信号状态指示灯，当Tx 或Rx 进行通信时，该灯会闪亮一下。

第二部分: USB接口部分 

备注说明： 上图中，U2是TVS 二极管阵列，具有结电容特性超低，支持USB高速信号的ESD保护使用。R3、R4、C8 、C9组成一个简单的USB信号匹配阻抗电路，如对认证要求不高，此电路可以省略，而采用直连方式。

第三部分：系统供电部分 

备注说明： 上图中，U1（MD53U33） 是一款高速、高抗纹波率、高精度输出电压、支持输出短路保护的低压差LDO芯片，它的作用是把5V降压到+3.3V，为USB通信主控芯片HT42B564提供系统电源。根据外部设备的电平情况，通过跳线帽JP1 可以选择常见的接口电平: 5V 或 3.3V。F1是可恢复保险丝，进一步对系统进行过流保护。

第四部分：UART串口的通信接口部分 

备注说明： 上图中，R5和R6 组成接口的过流限制功能，而TVS1器件是一个过压保护用途。根据实际需要，这些器件可以省略。

5、材料清单（BOM列表)

以下是这个电子制作的BOM列表，器件全部采购来自立创商城（http://www.szlcsc.com），PCB板的制造在深圳嘉立创完成。 

6、PCB实物图

(正面图，与硬币实物的对比)

(反面图)

7、软件部分的描述

为方便用户使用这款USB to UART进行与PC电脑之间的数据通信，HT42B564 的芯片原厂Holtek 提供了动态链接库（DLL）。动态链接库 DLL 是函数可执行文件的共享库，可允许不同编程语言(如常见的VB、VC、C#、JAVA等) 的应用进行调用。使用此 DLL，用户无需耗费大量时间写 USB 相关程序，可快速开发出不同客户端的应用。这些DLL的功能函数，主要的有：

OpenFirstHIDDevice()， 用途： 打开第一个符合此PID和VID的HID设备的文件句柄。

OpenNextHIDDevice()，用途： 打开下一个符合此PID和VID的HID设备的文件句柄。

CloseHIDDevice ()，用途：关闭已经打开了的HID设备的文件句柄。

SetFeature()，用途：输出（下载）数据到HT42B564的串口Tx输出端。

GetFeature()，用途：接收（上传）来自HT42B564的串口Rx输入端数据到PC电脑。

备注说明： 因版面有限，这部分的DLL用法，请参考官方的PDF文件和相关语言开放平台对DLL调用和使用方法。

除了用户可以自行编写DLL，实现自己的Windows应用程序，用户还可以直接使用原厂Hotltek提供的以下HID_UART.exe程序对USB-HID 芯片HT42B564的收发通信传输进行演示： 

8、应用举例

使用这个免驱的USB芯片，可以构建很多有趣、实用的USB接口系列电子产品！ 比如：

8-1、USB LCD 

上图中，外置一个低成本的MCU，如STM8S003或N76E003，即可以实现一个USB LCD,可以把PC的各自信息，如电脑的CPU使用率、风扇温度、网络速度等显示再一个低成本的LCD小尺寸屏幕上，特别时候无大屏幕显示器或无人值守的系统。显示屏立创商城上有！商品编号如： C83271、C83272、C83273、C83274、C832715、C832716等等。

8-2、USB 温度传感器 

上图中，外置一个低成本带AD功能的MCU和温度传感器（如模拟量、低成本的TC1047（商品编号: C129494），如N76E885（商品编号: C114652 ），即可以实现一个USB 电压表。

8-3、USB 电压表 

上图中，外置一个低成本带A/D功能的MCU，如N76E885（商品编号: C114652 ），即可以实现一个USB 电压表。

9、总结

USB已经成为无数嵌入式应用的首选接口，然而从开发人员的角度来看，USB是需要相当多的固件专业知识和开发工作量的复杂协议，通过内置支持USB HID协议的芯片HT42B564 ---- 类似的芯片还包括南京芯恒公司出品的CH9326 (商品编号: C77683) ，任何外界的设备（MCU、ARM、FPGA、DSP），设计者只需要会使用串口，就可以轻松实现基于USB接口的各种新型电子产品！