CH9328 是一款串口轉(zhuǎn)HID（Human Interface Device，人體接口設(shè)備）芯片，由南京沁恒微電子公司設(shè)計與生產(chǎn)。它的主要功能是實現(xiàn)傳統(tǒng)的串行接口（如UART）與HID設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使得通過串口通信的設(shè)備可以直接模擬成為USB HID設(shè)備，從而不需要額外安裝驅(qū)動程序就可以與主機進行交互。這使得CH9328芯片在一些需要USB接口通信但又需要通過串口進行控制的設(shè)備中，得到了廣泛應(yīng)用。

常見型號

CH9328芯片有多個版本和不同的封裝方式，常見的型號包括：

• CH9328D：這是一個標(biāo)準(zhǔn)封裝型號，適用于大多數(shù)通用場景。

• CH9328F：用于更小型化的應(yīng)用，適合空間有限的電子設(shè)備。

• CH9328H：為支持更多外設(shè)和擴展應(yīng)用的型號，通常用于更復(fù)雜的電子系統(tǒng)中。

不同型號的主要區(qū)別在于封裝形式、支持的電壓范圍和接口數(shù)量的不同，用戶可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號。

參數(shù)

CH9328芯片的主要技術(shù)參數(shù)如下：

1. 工作電壓：3.3V至5V寬電壓范圍，適合多種供電環(huán)境。

2. 接口：

• 串口（UART）：波特率支持1200bps到115200bps，可根據(jù)需要進行調(diào)整。

• USB接口：支持標(biāo)準(zhǔn)的USB 2.0協(xié)議，兼容HID設(shè)備協(xié)議。

3. 功耗：在低功耗模式下可以實現(xiàn)低于1mA的電流消耗。

4. 數(shù)據(jù)傳輸速率：在高速模式下，CH9328芯片的傳輸速率可以達到12Mbps，適合需要快速數(shù)據(jù)交互的應(yīng)用場景。

5. 封裝：主要有SOP-16、TSSOP-20等封裝形式，滿足不同電路板布局需求。

6. 工作溫度：-40°C至85°C，適合工業(yè)控制和戶外環(huán)境應(yīng)用。

工作原理

CH9328芯片的核心功能是實現(xiàn)串口（UART）到USB HID協(xié)議的轉(zhuǎn)換。在實際工作中，CH9328芯片將來自串口的數(shù)據(jù)包進行解析，并根據(jù)USB HID協(xié)議格式打包后通過USB接口發(fā)送給主機。反之，當(dāng)主機通過USB向CH9328發(fā)送HID控制命令時，芯片則會解析這些命令，并將其轉(zhuǎn)換為串口可以識別的數(shù)據(jù)格式，再通過串口發(fā)送給下游的設(shè)備。

整個數(shù)據(jù)傳輸流程大致分為以下幾個步驟：

1. 串口設(shè)備通過UART接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給CH9328。

2. CH9328解析串口數(shù)據(jù)，并根據(jù)HID協(xié)議對數(shù)據(jù)進行打包。

3. 打包好的數(shù)據(jù)通過USB接口發(fā)送到上位機（如PC）。

4. 上位機根據(jù)HID協(xié)議與CH9328進行交互，將數(shù)據(jù)返回。

5. CH9328再次將USB協(xié)議中的數(shù)據(jù)解包為串口數(shù)據(jù)，并通過UART接口發(fā)送給設(shè)備。

通過這種方式，CH9328實現(xiàn)了無縫的串口與USB HID設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，簡化了通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換流程，減少了用戶的開發(fā)工作量。

特點

CH9328芯片具有以下幾個顯著特點：

1. 無驅(qū)動安裝：CH9328作為HID設(shè)備與主機通信，因此在大多數(shù)操作系統(tǒng)（如Windows、Linux、macOS）中無需安裝額外的驅(qū)動程序，操作系統(tǒng)可以直接識別并使用該設(shè)備。這大大簡化了產(chǎn)品的使用流程，特別適合需要頻繁更換設(shè)備或使用場合多變的應(yīng)用場景。

2. 高兼容性：CH9328芯片支持標(biāo)準(zhǔn)的USB HID協(xié)議，因此與各類操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺和硬件系統(tǒng)的兼容性極強，幾乎可以在任何支持USB的設(shè)備上正常工作。

3. 可編程性：CH9328內(nèi)部集成了一定的邏輯控制單元，用戶可以通過簡單的編程調(diào)整芯片的通信參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)格式等，以適應(yīng)不同設(shè)備的需求。

4. 低功耗設(shè)計：CH9328的工作功耗極低，特別是在待機模式下，可以進一步降低功耗，適合電池供電的便攜設(shè)備和低功耗應(yīng)用。

5. 穩(wěn)定性強：通過USB HID協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，避免了許多傳統(tǒng)串口通信中的時序問題，特別是在數(shù)據(jù)傳輸速率高或環(huán)境復(fù)雜的情況下，CH9328的穩(wěn)定性表現(xiàn)尤為突出。

作用

CH9328芯片的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 串口設(shè)備的USB化：傳統(tǒng)的串口設(shè)備（如傳感器、控制器、儀器儀表等）在一些應(yīng)用場景中需要與USB接口的主機進行通信，而CH9328芯片可以幫助這些設(shè)備快速實現(xiàn)串口到USB的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使得串口設(shè)備無需更改硬件設(shè)計即可與USB設(shè)備通信。

2. HID設(shè)備模擬：由于CH9328支持HID協(xié)議，因此可以用于將一些串口設(shè)備模擬成HID設(shè)備（如鍵盤、鼠標(biāo)、游戲手柄等），這樣在不需要額外編寫驅(qū)動程序的情況下，設(shè)備即可與操作系統(tǒng)進行交互。

3. 簡化開發(fā)流程：通過使用CH9328芯片，開發(fā)者不再需要深入了解復(fù)雜的USB協(xié)議，只需處理串口通信部分，大大降低了開發(fā)難度。

4. 提高設(shè)備兼容性：通過支持標(biāo)準(zhǔn)的HID協(xié)議，CH9328可以使得一些老舊的串口設(shè)備與現(xiàn)代的USB設(shè)備保持兼容，不僅延長了這些設(shè)備的使用壽命，還避免了對設(shè)備進行大規(guī)模的硬件更換和升級。由于USB HID設(shè)備在各大操作系統(tǒng)中具有即插即用的特性，無需額外安裝驅(qū)動程序，因此CH9328能夠在不影響用戶體驗的前提下，使這些傳統(tǒng)設(shè)備適應(yīng)現(xiàn)代化的計算平臺。這種兼容性極大地方便了工業(yè)自動化、實驗室設(shè)備、醫(yī)療儀器等場合中的設(shè)備更新，讓現(xiàn)有的系統(tǒng)繼續(xù)使用現(xiàn)有的硬件資源，同時享受現(xiàn)代USB接口帶來的便利性和高效性。

CH9328的工作模式與通信協(xié)議

CH9328芯片的核心優(yōu)勢之一是其支持串口與USB HID協(xié)議的轉(zhuǎn)換，這使得它在多個場景中能夠發(fā)揮重要作用。它主要有兩種工作模式：串口轉(zhuǎn)USB HID模式和HID仿真模式。

1. 串口轉(zhuǎn)USB HID模式

在這種模式下，CH9328可以將通過串口接收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化為USB HID協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到USB主機。主機識別到的設(shè)備就是標(biāo)準(zhǔn)的HID設(shè)備，而HID設(shè)備在常見的操作系統(tǒng)中具有即插即用的特性，不需要安裝驅(qū)動程序。

例如，用戶可以通過串口向CH9328芯片發(fā)送模擬鍵盤輸入的數(shù)據(jù)包，CH9328會自動將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為HID鍵盤協(xié)議，并通過USB接口傳輸?shù)诫娔X上，電腦會將這些數(shù)據(jù)識別為鍵盤按鍵操作。整個過程對用戶是透明的，用戶不需要了解復(fù)雜的HID協(xié)議，只需專注于串口數(shù)據(jù)的處理。

2. HID仿真模式

CH9328的另一大特性是可以仿真HID設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)等。在這種模式下，CH9328芯片可以將串口數(shù)據(jù)直接模擬為特定的HID設(shè)備行為，比如通過串口發(fā)送特定的指令來模擬鼠標(biāo)移動、按鍵操作等。這種模式適用于需要將自定義硬件設(shè)備仿真為標(biāo)準(zhǔn)HID設(shè)備的應(yīng)用場景，例如開發(fā)自定義輸入設(shè)備、游戲控制器等。

配置與調(diào)試

CH9328芯片的配置非常靈活，用戶可以通過簡單的命令配置其工作模式和參數(shù)。例如，可以通過串口命令修改波特率、數(shù)據(jù)格式、USB設(shè)備描述符等參數(shù)，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

調(diào)試CH9328芯片也比較簡單。用戶可以使用串口調(diào)試工具與芯片通信，查看發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包是否符合預(yù)期。在調(diào)試過程中，用戶可以通過USB連接到主機，觀察主機如何識別CH9328仿真的HID設(shè)備，并通過操作系統(tǒng)中的工具（如設(shè)備管理器）查看設(shè)備的識別情況。

CH9328的優(yōu)點

CH9328芯片的廣泛應(yīng)用離不開其眾多優(yōu)點，主要包括以下幾點：

1. 無需驅(qū)動，節(jié)省開發(fā)成本

由于CH9328支持標(biāo)準(zhǔn)的HID協(xié)議，主機（PC或嵌入式系統(tǒng)）可以無需安裝額外的驅(qū)動程序直接與設(shè)備通信。這不僅降低了開發(fā)成本，也極大簡化了設(shè)備的使用流程，特別適合消費電子和工業(yè)控制領(lǐng)域的產(chǎn)品。

2. 高度兼容性

CH9328的設(shè)計使其能夠與幾乎所有支持USB的操作系統(tǒng)兼容，包括Windows、macOS、Linux等常見系統(tǒng)。這種廣泛的兼容性讓它適用于各種不同平臺的產(chǎn)品開發(fā)，從而增強了產(chǎn)品的市場競爭力。

3. 靈活性高

CH9328芯片支持多種可配置的工作模式，允許用戶根據(jù)具體需求調(diào)整串口參數(shù)、HID設(shè)備描述符等。這種靈活性使得CH9328能夠適應(yīng)廣泛的應(yīng)用場景，無論是工業(yè)設(shè)備還是消費類電子產(chǎn)品。

4. 低功耗設(shè)計

CH9328支持低功耗模式，這對于便攜式設(shè)備或電池供電的產(chǎn)品尤為重要。在不需要頻繁通信的情況下，芯片可以進入低功耗模式以延長電池的使用壽命，這對于一些需要長時間待機的設(shè)備非常有利。

5. 穩(wěn)定可靠

CH9328芯片采用了穩(wěn)健的硬件設(shè)計，并經(jīng)過了大量的實際應(yīng)用測試。無論是在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，還是在消費電子產(chǎn)品中，CH9328都表現(xiàn)出了極高的穩(wěn)定性和可靠性，確保了產(chǎn)品的正常運行。

CH9328的局限性

盡管CH9328具有很多優(yōu)勢，但它也存在一定的局限性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 傳輸速率限制

雖然CH9328可以支持高達115200bps的串口波特率，但在某些高速數(shù)據(jù)傳輸場景中，可能仍不足以滿足需求。例如，對于需要大批量數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)膽?yīng)用，可能需要采用更高傳輸速率的協(xié)議或設(shè)備。

2. HID協(xié)議限制

HID協(xié)議的設(shè)計初衷是用于低速的人機交互設(shè)備，因此在某些高頻率、高速通信應(yīng)用中，HID協(xié)議的局限性可能會成為瓶頸。例如，游戲控制器或醫(yī)療設(shè)備中可能需要更復(fù)雜的通信協(xié)議，以支持精確的數(shù)據(jù)同步。

3. 缺乏高級編程接口

雖然CH9328的配置和使用非常簡單，但其提供的高級接口相對有限，可能難以滿足某些特定場景的自定義需求。在某些高級應(yīng)用中，開發(fā)者可能需要更靈活的編程接口，以實現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯控制和功能擴展。

CH9328的典型應(yīng)用案例

1. 工業(yè)設(shè)備升級許多傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備使用串口進行數(shù)據(jù)傳輸，但隨著USB接口的普及，越來越多的工業(yè)控制系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向USB接口。通過使用CH9328，開發(fā)者可以輕松將這些傳統(tǒng)的串口設(shè)備與現(xiàn)代的USB控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)設(shè)備的無縫升級。

2. 自定義鍵盤和鼠標(biāo)CH9328可以用來開發(fā)自定義的輸入設(shè)備，如鍵盤和鼠標(biāo)。開發(fā)者可以通過串口向CH9328發(fā)送自定義的按鍵數(shù)據(jù)，CH9328會將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的USB HID協(xié)議數(shù)據(jù)，從而使設(shè)備能夠直接在主機上識別為鍵盤或鼠標(biāo)。這種應(yīng)用非常適合游戲控制器、編程鍵盤等需要特殊按鍵映射的設(shè)備。

3. 醫(yī)療數(shù)據(jù)采集設(shè)備在醫(yī)療設(shè)備中，許多傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備仍然依賴于串口通信。然而，現(xiàn)代的醫(yī)療數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多采用USB接口進行數(shù)據(jù)交互。CH9328可以幫助這些設(shè)備完成串口到USB的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使得醫(yī)療數(shù)據(jù)能夠更方便地傳輸?shù)诫娔X或其他終端設(shè)備上，便于后續(xù)的分析和處理。

4. 智能家居設(shè)備智能家居設(shè)備通常需要與主控制器或手機進行通信，傳統(tǒng)的串口設(shè)備在這種場景中并不適合直接與這些現(xiàn)代設(shè)備連接。通過使用CH9328，開發(fā)者可以將傳統(tǒng)的串口控制器轉(zhuǎn)化為USB HID設(shè)備，與主控制器進行通信，從而實現(xiàn)對智能家居設(shè)備的控制與監(jiān)控。

5. 教育與實驗平臺在一些編程教育或電子實驗平臺中，CH9328可以用于快速開發(fā)和調(diào)試串口與USB設(shè)備之間的通信。這種應(yīng)用可以幫助學(xué)生更好地理解通信協(xié)議的工作原理，并通過實際操作提升動手能力。

CH9328的未來發(fā)展趨勢

隨著USB接口的普及和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的興起，CH9328在未來有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。以下是幾個值得關(guān)注的趨勢：

1. 更高傳輸速率的需求

盡管CH9328已經(jīng)可以滿足大多數(shù)串口設(shè)備的傳輸需求，但隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸需求不斷增加，未來可能需要更高傳輸速率的串口轉(zhuǎn)USB方案。升級后的CH9328或類似芯片可能會支持更高的串口波特率或更高效的通信協(xié)議，以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/span>

2. 更多的應(yīng)用場景

隨著智能家居、智能工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，CH9328的應(yīng)用場景將不斷擴大。特別是在一些需要將傳統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)代通信接口結(jié)合的場景中，CH9328將發(fā)揮越來越重要的作用。未來，可能會看到更多基于CH9328的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案。

3. 更靈活的編程接口

為了滿足復(fù)雜應(yīng)用的需求，未來的串口轉(zhuǎn)USB芯片可能會提供更加靈活的編程接口，允許開發(fā)者根據(jù)不同應(yīng)用場景自定義更多的功能和行為。這將進一步增強CH9328的應(yīng)用靈活性，并為開發(fā)者提供更多的設(shè)計空間。

結(jié)論

CH9328是一款功能強大且靈活的串口轉(zhuǎn)USB HID芯片，它的出現(xiàn)為傳統(tǒng)的串口設(shè)備與現(xiàn)代USB設(shè)備的通信提供了便捷的解決方案。憑借其無需驅(qū)動安裝、高兼容性、低功耗等優(yōu)勢，CH9328在工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、智能家居、消費電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備的快速發(fā)展，CH9328的市場需求將繼續(xù)增長，未來它在更多新興應(yīng)用場景中展現(xiàn)出更大的潛力。無論是開發(fā)自定義的輸入設(shè)備，還是將傳統(tǒng)設(shè)備進行升級，CH9328都為開發(fā)者提供了一個高效、穩(wěn)定的通信解決方案。