CH559单片机的Android USB通讯设计实例

CH559内置USB全速主从控制器，可用于各种USB主机和设备应用。AOA协议是Google公司推出的用于实现Android设备与外围设备之间的USB通讯的协议，该协议拓展了Android设备USB接口的功能，本文主要介绍了CH559通过AOA协议与Android设备配件模式进行通讯，并实现和APP数据交互。

一、总体概述

(1)、AOA 协议

AOA协议用于Android配件模式下通过USB与主机进行通信。基于AOA协议实现Android USB通信方式称为配件模式。此模式下，与Android终端通讯的另一端设备称为Android配件，两者都必须支持AOA协议。在USB通讯过程中，Android终端充当USB从机，Android配件充当USB主机并为总线供电。Android配件需要具有主机控制器并支持AOA协议。CH559，CH554，CH563都内置USB主机控制器并支持AOA协议。通讯逻辑框图如下：

(2)、AOA协议通讯流程

具体如下：

A.等待安卓设备连接；

B.确定手机支持附属模式（配件模式 ）；

当安卓设备接入USB主机时，一定处于以下3种模式之一：

*a.支持附属模式，并且已经在处于这种模式中；

*b.支持附属模式，但是还没有进入该模式；

*c.不支持附属模式；

NOTE：

0x2D00用于支持配件模式的安卓设备；

0x2D01用于支持配件模式和ADB (Android Debug Bridge)协议，额外开放了2个端点的二次端口用于安卓调试，如果你可以在PC上进行模拟处理器，就可以用这2个端点进行调试。通常，不要使用这个接口除非（In general, do not use this interface unless your accessory is implementing a passthrough to ADB on the device.）。

C.如果VID和PID不符合安卓设备的配件模式，处理器就不能辨别这个安卓设备是否支持配件模式（目前不在该状态）或者（不支持该模式）。这是因为设备并不会在一开始就报告VID和PID，因此，处理器应该尝试让设备进入配件模式，以判定设备是否支持该模式。

主机尝试启动Android配件模式：

●发送一个0x33控制请求（Get Protocol），来得出设备是否支持（ the Android accessory protocol），返回一个非零的数字，这个数字代表了该设备支持的协议版本号；这是一个端点0的控制请求，主要有以下特性：

requestType: USB_DIR_IN | USB_TYPE_VENDOR(0xC0)

request: 0x33

value: 0

index: 0

data: protocol version number (16 bits little endian sent from the device to the accessory)

●如果设备返回合理的协议版本，处理器将向设备发送一个标识字符串，这个字符串信息将为设备找一个合适的应用（APP），如果不存在合适的应用(APP)，将会提供一个URL。这些是端点0的控制请求（对于每个不同的字符串ID），有以下特性：

requestType: USB_DIR_OUT | USB_TYPE_VENDOR(0x40)

request: 0x34

value: 0

index: string ID

data zero terminated UTF8 string sent from accessory to device

*以下字符串ID是被支持的，每个字符串ID最大长度不超过256B，并且一定以 `\0`结尾

manufacturer name: 0

model name: 1

description: 2

version: 3

URI: 4

serial number: 5

●当发送标识字符串时，需要设备启用配件模式,这是一个端点0的控制请求，主要有以下特性：

requestType: USB_DIR_OUT | USB_TYPE_VENDOR(0x40)

request: 0x35

value: 0

index: 0

data: none

在发送完最后一个控制请求后，连接的USB设备应该在配件模式下向总线重新报告自己的信息，处理器可以重新枚举该设备（进行一次复位操作）；如果设备成功切换至配件模式 ，VID和PID会不同，并且符合谷歌的VID和PID，而不是制造商ID，处理器可以和安卓设备建立通讯。

如果以上任何一个步骤出错，设备都无法支持配件模式，处理器需要等待下一个设备连接。

建立通讯连接

C．如果处于accessory mode的安卓设备被插上，处理器查询设备的接口和端点描述符去获取和设备通信的批量端点。一个PID是0x2D00的安卓设备拥有一个包含2个批量端点的接口，用于数据上下传。一个PID是0x2D01的安卓设备拥有2个接口，2个批量端点分别用于2个接口的数据上下传，第一个接口是标准通信（standard communication），第二个接口主要用于ADBcommunication。为了能够和接口通讯，需要找到一个批量上下传端点，使用SET_CONFIGURATION (0x09) 请求设置配置为1，然后就可以和端点通讯了。

二、硬件设计

CH559是一款兼容MCS51的增强型E8051内核单片机，79%的指令是单字节单周期指令，内置63K Code Flash，6K+256B Ram。CH559 内嵌USB控制器和双USB收发器，支持 USB-Host 主机模式和 USB-Device 设备模式，支持 USB 2.0 全速 12Mbps 或者低速 1.5Mbps，USB 主机模式下可以通过双端口 Root-HUB 同时管理两个 USB 设备。支持最大 64 字节数据包，内置 FIFO，支持 DMA。

CH554是一款兼容MCS51的增强型E8051内核单片机，79%的指令是单字节单周期指令，内置24MHz时钟源，内置1K+256B RAM，16KB iFlash-ROM。CH554提供丰富的接口资源，包括ADC模数转换、3组定时器和信号捕捉及PWM、双异步串口、SPI等。CH554提供6通道电容检测模块，互电容方式支持最多15个触摸按键。CH554内嵌全速USB控制器,支持USB HOST主机模式和USB DEVICE设备模式。

三、软件设计

(1)、USB主机功能开启

InitUSB_Host( );

(2)、等待USB设备连接

if ( UIF_DETECT ) // 如果有USB主机检测中断则处理

{

UIF_DETECT = 0; // 清中断标志

AccessoryModeOpenSuc = 0;//清除模式设置标志位

s = AnalyzeRootHub( ); // 分析ROOT-HUB状态

if ( s == ERR_USB_CONNECT )

{

FoundNewDev = 1;

}

}

(3)、设置Android配件模式

s = InitRootDevice( );// 初始化USB设备,Accessory mode预设置

s = InitRootDevice( );// 设置Android配件模式

获取批量传输端点

(4)获取AOA协议版本、关联URL、启动配件模式

AOAModeInit(); // AOA初始化函数

(5)、批量数据通讯

四、可拓展功能

CH559的IO、SPI、串口、并口等接口资源可以连接需要扩展的功能模块：

A.连接其他传感器进行数据采集上传；

B.通过串口连接其他串口模块进行数据的转发、透传或者加密；

C.其他硬件采集模块数据与Android手持终端的数据交互等；

五、应用场合

汽车电子、手机周边、游戏产品等。

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