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

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

windows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usULONG            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 argspiDev.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 devicemindex = 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 IDret = FLASH_IC_Check();if (!ret) {err("Failed to find flash");exit(-1);}// Read the Flash dataret = FlashBlockRead();if (!ret) {err("Failed to read flash");exit(-1);}// Erase the flash dataret = CH34xSectorErase(0x00);if (!ret) {err("Failed to erase flash");exit(-1);}// Write the flash dataret = FlashBlockWrite();if (!ret) {err("Failed to write flash");exit(-1);}// Check the flash dataret = FlashBlockRead();if (!ret) {err("Failed to read flash");exit(-1);}// Close the CH347 Deviceif (CH347CloseDevice(mindex)){FlashDevIsOpened = false;printf("Close device succesed\n");}return 0;
}

执行截图：