CH421 WCH | Alldatasheet
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CH421中文手册（一） １ 双向缓冲接口芯片CH421 中文手册 版本：2A http://wch.cn 1、概述 CH421A 是一个提供双向数据缓冲的接口芯片。CH421A具有X 和Y 两个8 位被动并行端口，通过 共享66 个字节的双端口数据缓冲区，实现X端与Y端之间的双向异步数据交换。CH421A支持两端同 时操作，适用于连接单片机与单片机，单片机与DSP/MCU，以及单片机与其它具有主动并行接口的主 控端，例如计算机的打印口或者CH365的本地端口等。下图为其一般应用框图。 2、特点
- 通用的8位双向数据总线，可以直接连接到单片机或者DSP/MCU 的系统总线上。
- 基于双端口SRAM向X端和Y端提供可以共享的66字节的数据缓冲区。
- 分别为X端和Y端各提供一个字节的单向缓冲区，即一端可写两端可读。
- 低电平有效的通用并行接口控制信号：片选控制线、读选通线、写选通线。
- 只占用两个地址位：索引地址口和数据口，读写数据口后内部索引地址自动递增。
- 提供两端软件可控制的中断输出引脚INT#，低电平有效。
- 异步数据交换，支持X和Y两端同时进行读写操作，无需同步和等待。
- 最大数据传输速度不低于每秒7M字节。
- 支持5V 或者3.3V电源电压。
- 采用SOP-28 贴片无铅封装，兼容RoHS。 INT# XD7-XD0 YD7-YD0 XRD# X端 Y 端 CH421A芯片 提供双向数据缓冲 实现异步数据交换 X端 Y 端 单片机或 DSP/MCU 等主控端 单片机或 DSP/MCU 等主控端 XWR# XA0 XCS# YRD# YWR# YA0 YCS#
CH421中文手册（一） ２ 3、封装 封装形式 塑体宽度 引脚间距 封装说明 订货型号 SOP-28 7.62mm 300mil 1.27mm 50mil 标准的28脚贴片 CH421A 注：CH421A芯片与原CH421S芯片功能有区别且引脚不同。 4、引脚 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明
27 VCC 电源 正电源端
12,18 GND 电源 公共接地端 19-26 XD7～XD0 三态输出 及输入 X 端的双向数据信号线，带弱上拉电阻
16 XA0 输入 X 端的地址线输入，为0 指向索引口，为1 指向数据口
15 XRD# 输入 X 端的读选通/使能输入，低电平有效
14 XWR# 输入 X 端的写选通/使能输入，低电平有效
13 XCS# 输入 X 端的片选控制输入，低电平有效
1-7,28 YD7 ～YD0 三态输出 及输入 Y 端的双向数据信号线
11 YA0 输入 Y 端的地址线输入，为0 指向索引口，为1 指向数据口
10 YRD# 输入 Y 端的读选通/使能输入，低电平有效
9 YWR# 输入 Y 端的写选通/使能输入，低电平有效
8 YCS# 输入 Y 端的片选控制输入，低电平有效
17 INT# 输出 软件可控制的中断请求输出，低电平有效
5、原理说明 下图是CH421A芯片的内部电路图（用于解释功能，仅供参考）。 CH421A内置了一个双口SRAM存储器，具有两套双向数据线、两套地址线以及两套读写控制线， 分别连接到X 端和Y端，该双口SRAM的容量是66个字节，地址范围是00H-41H。 CH421A还在X端和Y端各内置了一个字节的单向缓冲器，即图中的寄存器U8和U9，对一端可写， 对X 和Y 两端可读。单向缓冲器U8 是X 端的单向缓冲器，只能由X 端写，其写地址是42H。单向缓 冲器U9 是Y端的单向缓冲器，只能由Y端写，其写地址是43H。X 端的单向缓冲器U8的读地址是42H， Y 端的单向缓冲器U9的读地址是43H。在电源上电复位后，两个单向缓冲区中的数据会自动清0。 CH421A的INT#引脚是软件可控制的中断请求输出，默认是高电平，当单向缓冲区U8的位7 被置 1 或者单向缓冲区U9的位7被置1时，INT#引脚输出低电平，否则输出高电平。 CH421A 外部只有一根地址线XA0 或者YA0，所以对内置的SRAM 存储器以及单向缓冲区采用索引 寻址方式，索引地址范围是00H～43H，分别对应于SRAM 的66 个数据单元以及两个单向缓冲区。索
CH421中文手册（一） ３ 引寻址方式是指通过索引口写入7 位索引地址后，再通过数据口对索引地址指定的SRAM 单元或者单 向缓冲区进行数据读写。当XA0或YA0为低电平时，写操作指向索引口，对索引口进行读操作没有意 义；当XA0 或YA0为高电平时，读写操作指向数据口。 CH421A 的X 端和Y 端都支持索引地址自动增量，可以提高数据顺序读写时的效率。每读写完一 个字节数据后，内部锁存的索引地址会自动加1，如果准备读写下一个单元的数据则可以直接通过数 据口读写，而不必再通过索引口输入下一个单元的索引地址。参考上图，U1和U6是7位宽度的可预 置计数器，通过索引口写入的索引地址被预置到计数器中，当一个读写操作完毕后，计数器会自动加 1，从而直接产生下一个单元的索引地址。 CH421A的Y端速度相对较快，X端速度相对较慢，并且Y 端比X 端的优先级高。
CH421中文手册（一） ４ 以下是从CH421A的X端和Y端进行数据读写的例子： ① 在YA0 为0 时写入索引地址26H，在YA0为1 时写入数据94H，则结果是将数据94H 写入到SRAM 存储器的地址为26H的单元； ② 在XA0 为0 时写入索引地址25H，在XA0为1 时写入数据6EH，则结果是将数据6EH 写入到SRAM 存储器的地址为25H的单元； ③ 如果在XA0为1时再次读取（CH421A自动增加X 端前次操作的索引地址），则结果是读取SRAM存 储器的地址为26H的单元，即Y端最早写入的数据94H； ④ 如果在YA0为1时再次读取（CH421A自动增加Y 端前次操作的索引地址），则结果是读取SRAM存 储器的地址为27H的单元。 通过CH421A共享存储器，一次可以传输66字节的数据块，适用于在两个具有主动并行接口的主 控端之间提供高速的双向数据传输。 下表为并口I/O操作的真值表（表中X 代表不关心此位，Z 代表CH421A三态禁止）。 CS# WR# RD# A0 D7-D0 对CH421A芯片的实际操作
1 X X X X/Z 未选中CH421A，不进行任何操作
0 1 1 X X/Z 虽然选中但无操作，不进行任何操作 0 0 X 0 输入 向CH421A写入索引地址，即其后进行读写操作的起始地址 0 0 X 1 输入 向指定地址写入数据，完成后索引地址递增，便于连续读写 0 1 0 1 输出 从指定地址读出数据，完成后索引地址递增，便于连续读写 0 1 0 0 输出 未定义，结果未知，禁用 对于类似Intel并口时序的单片机，CH421A芯片的RD#引脚和WR#引脚可以分别连接到单片机的 读选通输出引脚和写选通输出引脚。对于类似Motorola 并口时序的单片机，CH421A 芯片的RD#引脚 应该接低电平，并且WR#引脚连接到单片机的读写方向输出引脚R/-W。 6、参数 6.1. 绝对最大值（临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏） 名称 参数说明 最小值 最大值 单位 VCC=5V -40 85 TA 工作时的环境温度 VCC=3.3V -40 65 ℃ TS 储存时的环境温度 -55 125 ℃ VCC 电源电压（VCC接电源，GND 接地） -0.5 6.0 V VIO 输入或者输出引脚上的电压 -0.5 VCC+0.5 V 6.2. 电气参数（测试条件：TA=25℃，VCC=5V） （如果电源电压为3.3V，则表中所有电流参数需要乘以40％的系数） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 VCC 电源电压 3.3 5 5.3 V ICC 5V电源电压工作时的电源电流 0.2 1.5 10 mA ICC3 3.3V电源电压工作时的电源电流 0.1 0.5 5 mA VIL 低电平输入电压 -0.5 0.8 V VIH 高电平输入电压 2.0 VCC+0.5 V VOL 低电平输出电压（4mA吸入电流） 0.5 V VOH 高电平输出电压（2mA输出电流） VCC-0.5 V IIN 无上拉的输入端的输入电流 10 uA IUP1 带弱上拉的输入端的输入电流 2 5 170 uA VR 电源上电内部复位的电压门限 2.4 2.7 3.0 V
CH421中文手册（一） ５ 6.3. X端时序（测试条件：TA=25℃，VCC=5V，括号中参数VCC=3.3V，参考下面附图） （RD 是指RD#信号有效并且XCS#信号有效，XWR#=1&XRD#=XCS#=0 执行读操作） （WR 是指WR#信号有效并且XCS#信号有效，XWR#=XCS#=0执行写操作） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 TEN 有效的读RD或写WR选通脉冲的宽度 70 (120) nS TWS 读RD或写选通WR脉冲的间隔宽度 70 (120) nS TAS RD或WR前的地址输入建立时间 5 (8) nS TAH RD或WR后的地址输入保持时间 5 nS TDS 写选通WR前的数据输入建立时间 0 nS TDH 写选通WR后的数据输入保持时间 3 nS TON 读选通RD有效到数据输出有效 40 70 (100) nS TOFF 读选通RD无效到数据输出无效 20 (35) nS 6.4. Y端时序（测试条件：TA=25℃，VCC=5V，括号中参数VCC=3.3V，参考上面附图） （RD 是指RD#信号有效并且YCS#信号有效，YWR#=1&YRD#=YCS#=0 执行读操作） （WR 是指WR#信号有效并且YCS#信号有效，YWR#=YCS#=0执行写操作） 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 TEN 有效的读RD或写WR选通脉冲的宽度 40 (70) nS TWS 读RD或写选通WR脉冲的间隔宽度 70 (120) nS TAS RD或WR前的地址输入建立时间 5 (8) nS TAH RD或WR后的地址输入保持时间 5 nS TDS 写选通WR前的数据输入建立时间 0 nS TDH 写选通WR后的数据输入保持时间 3 nS TON 读选通RD有效到数据输出有效 30 40 (60) nS TOFF 读选通RD无效到数据输出无效 20 (35) nS 7、应用
CH421中文手册（一） ６ 7.1. 连接两个单片机（下图） U30 是辅助单片机或者DSP/MCU，专门负责处理复杂的网络通讯协议或者运算。U32 是主控单片 机，负责全局事务，包括提供人机交互接口等，其系统总线上挂接了多个外围设备，地址A7～A0 由 锁存器U33 提供，U34 负责全局地址译码，产生各外围设备的片选信号。U30 通过U31（CH421A）挂 接到U32 的系统总线上，成为U32众多外围设备中的一个功能模块。由于U30专门处理通讯协议，只 在数据收发完成并且校验通过后才以中断方式通知U32，所以U32只需要考虑在应用层收发数据，而 不需要考虑各种复杂的通讯协议。 图中框内由U30和U31等组成的电路，在实际电路设计中，完全可以独立成为一个特定功能的电 路模块，并且可以由第三方厂家作为标准化的功能模块提供，然后通过16脚或者20脚插座挂接到主 控单片机所在的系统板上。 图中CH421A 的X端的地址线XA0由U30 的地址线P20 驱动，用以选择索引口或者数据口。 并口连线距离较远时，需要考虑信号之间的串扰问题，建议在CS#和RD#等控制信号线之间加入 屏蔽地线，或者在控制信号线上加入RC 积分电路。例如，在CS#引脚和RD#引脚附近各并联30pF 的 电容到地，再各串联 1KΩ的电阻后作为控制信号输入端，加入积分电路会导致并口传输速度下降， 所以对于单块PCB的应用只要PCB布线合理就无需积分电路。 7.2. 连接CH365与单片机（下图） CH365是PCI总线通用接口芯片，由于CH365提供的本地端口是主动并行接口，所以不方便直接 与单片机相连接（可以用CH352L芯片的8255 并口方式）。图中通过U21（CH421A）在U20（CH365） 与单片机U22之间提供双向数据缓冲，实现两者的异步数据交换。 当计算机需要与单片机联系时，可以先向CH421A 写入数据，然后通过CH365 的地址线A15 输出 低电平，使单片机进入中断服务程序，从CH421A获取数据并处理。 一般的PCI产品，计算机是所有操作的发起方和主控方，单片机只是被动地进入中断服务程序， 然后处理计算机交给的任务。由于CH365支持硬件中断，所以在需要时，也可以由单片机作为发起方 和主控方。单片机在需要联系计算机时，将CH365的中断请求输入引脚SYS_EX（INT_REQ）置为低电 平，则计算机进入中断服务程序，在程序控制下通过CH365 从CH421A获得单片机提交的数据并处理。 为了启用CH365的中断功能，图中使用R20 作为CH365数据线D3的下拉电阻。不用CH365 的中 断功能时，可以去掉电阻R20以及CH365的SYS_EX与单片机的P10 之间的连接线。
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