Ch32V208DualCDC

串口是最常见的接口，因为它足够简单，几乎在所有的调试场合都能看到它的身影。从编程的角度来说，这种接口的代码已经非常成熟，从 C 到 Python 都能够支持这种接口。实际工作生产中最常见的就是USB转串口。美中不足的是，这USB转串口在编程的时候存在着如下缺陷：
1.      某些USB转串口设备需要额外安装驱动才能使用；
2.      当同一台电脑存在多个COM Port时，查找特定的设备会比较麻烦；
3.      打开串口后很难得知串口另外一端的设备是否已经准备好；
4.      传输速度有限制，最常见的波特率只有115200，意味着一秒只能传输11KB左右的数据。
针对上述问题，这次使用南京沁恒微电子公司出品的 CH32V208 制作一个双USB串口数据交换器（Dual USB SERIAL DATA EXCHANGER, 简称DUSDE）。CH32V208是一款基于32位RISC-V设计的无线型微控制器，配备了硬件堆栈区、快速中断入口，在标准RISC-V基础上大大提高了中断响应速度。搭载V4C内核，加入内存保护单元，同时降低硬件除法周期。除了片上集成2Mbps低功耗蓝牙BLE 通讯模块、10M以太网MAC+PHY模块、CAN控制器等接口之外还带有2个USB2.0全速设备+主机/设备接口。这次的双USB串口数据交换器就是将自身模拟为2个 USB 串口设备分别连接到两台电脑上，从而实现数据传输的功能。
 
 
从上面的系统结构图可以看到，CH32V208WBU6支持两个USB2.0 Full Speed设备，其中一个可以作为 HOST或者Device，另外一个只能作为 Device 使用。我们通过编程的方式，让他们都工作在Device 模式下，下图就是我们设备的框图。
 
 
针对前面的需要额外驱动的问题，通过编程在DUSDC上实现USB CDC协议，这样在Windows 8 及其以上的系统无需额外安装驱动。Windows 识别所属的 Class 之后，会自动加载内置驱动。
针对多个串口和需要检测对面设备是否准备好的问题，我们预定义了一些命令，当用户使用2022波特率打开串口后，能够响应如下命令。

方向


命令


返回值


用途


PC->Device


?ACV


USB1 或者 USB2


设备测试。返回当前的USB接口名称


PC->Device


?VER


例如：0003


查询当前固件版本。返回当前固件版本信息，例如：0003 这种版本号


PC->Device


?SER


例如：1234


查询设备序列号。返回当前设备的序列号，对于同一个设备，从USB1和USB2读取的序列号相同，例如：1234


PC->Device


?CFG


NRDY或者REDY


查询另外一个USB端口是否已经Active。当一个USB Port 收到“?ACV” 命令后就处于 Active 状态了。之后另外一个USB Port 使用这个命令会反馈前一个USB Port的状态

 
例如，系统中存在 COM1 到 COM4 多个串口，程序枚举每一个串口，打开串口后设定波特率为2022，之后从该串口发送“?ACV”命令，如果能够得到“USB1”或者“USB2”这样的回复，会表明当前为1号或者2号USB端口；
再比如，我们用设备连接两台电脑，USB Port1有程序打开过端口，并且用 “?ACV”查询过当前设备，那么USB Port 2这端程序以2022波特率打开端口后，再发送“?CFG”就能得到“REDY”的回复，表示对面的端口（USB1）已经准备好，反之如果收到“NRDY”则表示另外端口没有收到过“?ACV”命令；
最后，在程序看来数据使用串口传输，但是因为所有的传输都是在USB中进行，USB端口之间的数据也是在内存中进行的交换，相比传统串口速度会有很大的提升。实际测试表明在在使用超级终端程序的zmodem 协议传输文件时，速度可达300KB/S以上。同时因为没有串口的发送和采样过程，传输过程发生错误的概率极低。
上面就是为什么要设计DUSDC，以及它的优点。下面介绍DUSDC的具体实现。
首先是硬件部分。整体设计非常简单，并没有太多的元件：
具体介绍可以再下面帖子看到：
 
https://mc.dfrobot.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=315504#pid537648
 
项目测试的视频在：
 
https://www.bilibili.com/video/BV1484y1H7UM/
 
 
到底是什么关键字让我无法提交完整的文章呢？
 
本项目的主控芯片是在嘉立创SMT 的，其余部分为手工焊接。因为没有完整验证，所以本人无法保证BOM 的准确性，自行制作请注意风险。