原理篇4、CH9328使用

简介

1、CH9328 是一款串口转 HID 芯片，在电脑上识别为标准的 USB HID 类键盘设备。CH9328 用于单向数据传输，可以接收串口发送过来的数据(如 ASCII 码)，并按照 HID 类键盘设备规范，将数据打包成标准的键盘码值通过 USB 口上传给计算机。通过提供的上位机软件，用户也可自行配置芯片的 VID、PID，以及各种字符串描述符。

2、默认串口通信波特率为 9600bps。

1、引脚介绍

部分引脚说明

(详细说明在 参考资料 中的网址下载说明文档)

.

2、工作模式

上传速度设置

CH9328的 IO1 引脚用于配置芯片的上传速度，上电时该引脚为高电平则速度配置为普通模式，上电时该引脚为低电平则速度配置为高速模式，高速模式的速度大概为普通模式的 1 倍。

工作模式设置：

工作模式	IO2电平	IO3电平	IO4电平	功能说明
模式0	1	1	1	该模式仅支持将可见ASCII码(如 a-z、0-9、@、#、$ 等)对应的字符转成标准的USB键值。特殊功能：接收到的串口数据包如果遇到 0x1B 时，则丢弃当前包中 0x1B 之后的数据，并将 0x1B 转换成回车键。
模式1	1	0	1	该模式仅支持将可见ASCII码(如 a-z、0-9、@、#、$ 等)对应的字符转成标准的USB键值。
模式2	1	1	0	该模式仅支持将可见ASCII码(如 a-z、0-9、@、#、$ 等)对应的字符转成标准的USB键值。特殊功能：接收到的串口数据包如果遇到 0x28 时，将 0x28 转换成回车键。
模式3	0	1	1	该模式为透传模式，不仅仅用于传输可见ASCII码字符。该模式下可以实现标准的USB全键盘功能。串口数据每8个字节组成一包，芯片每接收到8个字节后，直接打包通过USB口上传。即芯片为透传模式，不分析转换串口数据，直接按8个字节一包上传。故串口数据必须按照标准的USB键盘数据包进行发送。比如模拟“A”按下，则串口发送数据包为：0x00、0x00、0x04、0x00、0x00、0x00、0x00、0x00；比如模拟“A”释放，则串口发送数据包为：0x00、0x00、0x00、0x00、0x00、0x00、0x00、0x00；比如模拟“A+SHIFT”同时按下，则串口发送数据包为：0x02、0x00、0x04、0x00、0x00、0x00、0x00、0x00；比如模拟“A+SHIFT”同时释放，则串口发送数据包为：0x00、0x00、x00、0x00、0x00、0x00、0x00、0x00；

3、电路连接

键盘上的电路连接原理图：

上图中已将 CH9328 的 IO1,IO3和IO4设置为高电平，IO2设置为低电平。
通过电平设置可将其工作模式设置为普通模式下的模式3（透传模式）。

数据手册中的电路原理图：

4、数据格式

在工作模式设置的模式3说明中已经大致说了数据格式。
以下为具体说明。

通信协议

使用的是CH9328的模式3。
在模式3，一次向CH9328发送8个字节的数据。
数据格式为：

[byte1][byte2][byte3][byte4][byte5][byte6][byte7][byte8]

其中第一个字节(byte1)用来标识特殊按键

[byte1]---bit0:左Ctrl     按下为1，否则为0。---bit1:左Shift 按下为1---bit2:左Alt    按下为1---bit3:左GUI    按下为1---bit4:右Ctrl   按下为1---bit5:右Shift  按下为1---bit6:右Alt    按下为1---bit7:右GUI    按下为1

.
按下左Shift 则第一个字节应该为 0000 0010，即0x02。
完整发送的数据为

{0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

.
若按下左Shift和右Ctrl 则第一个字节应该是 0000 0010|0001 0000 的值，结果为 0x12。
（注意：这里的 ‘|’ 是 ‘或’ 符号，功能是按位相或。）
完整发送的数据为

{0x12, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

.
第二个字节为保留字节全部为0即可，即0x00。

第三到第八个字节为普通按键的键值，所以不加上特殊按键最多可以发送六个按键。
若按下 左Shift，左Ctrl，A，1，/ 这五个键，完整的发送数据为

{0x03, 0x00, 0x04, 0x1E, 0x38, 0x00, 0x00, 0x00};

其中 左Shift 和 左Ctrl 为 0x02 | 0x01 得到 0x03，
A的键值为 0x04，1 的键值为 0x1E，/ 的键值为 0x38。

若仅有 A 按下，然后其余按键都松开，则完整的发送数据为

{0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

5、驱动程序

定义一个缓存空间

//USB发送数据 8字节大小缓存
uint8_t key_code[8] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

创建键码数组

定义键盘上每个按键对应的键码

//USB 未按下Fn时的键码
const uint8_t USB_KEY_CODE[KEYBOARD_ROW][KEYBOARD_COLUMN] = {//` ~               1 !        2 @        3 #        4 $        5 %        6 ^        7 &        8 *        9 (        0 )        - _          = +            backspace{KEY_USB_SEPARATOR, KEY_USB_1, KEY_USB_2, KEY_USB_3, KEY_USB_4, KEY_USB_5, KEY_USB_6, KEY_USB_7, KEY_USB_8, KEY_USB_9, KEY_USB_0, KEY_USB_SUB, KEY_USB_EQUAL, KEY_USB_BACKSPACE},//tab         Q q        W w        E e        R r        T t        Y y        U u        I i        O o        P p        [ {               ] }               \ |{KEY_USB_TAB, KEY_USB_Q, KEY_USB_W, KEY_USB_E, KEY_USB_R, KEY_USB_T, KEY_USB_Y, KEY_USB_U, KEY_USB_I, KEY_USB_O, KEY_USB_P, KEY_USB_LBRACKET, KEY_USB_RBRACKET, KEY_USB_BSLASH},//caps lock         A a        S s        D d        F f        G g        H h        J j        K k        L l        ; :                ' "             --  Enter{KEY_USB_CAPS_LOCK, KEY_USB_A, KEY_USB_S, KEY_USB_D, KEY_USB_F, KEY_USB_G, KEY_USB_H, KEY_USB_J, KEY_USB_K, KEY_USB_L, KEY_USB_SEMICOLON, KEY_USB_SQUOTES, 0, KEY_USB_RETURN},//shift              Z z        X x        C c        V v        B b        N n        M m        , <            . >            / ?             shift                ↑                DELETE{KEY_USB_LEFT_SHIFT, KEY_USB_Z, KEY_USB_X, KEY_USB_C, KEY_USB_V, KEY_USB_B, KEY_USB_N, KEY_USB_M, KEY_USB_COMMA, KEY_USB_FSTOP, KEY_USB_FSLASH, KEY_USB_RIGHT_SHIFT, KEY_USB_UP_ARROW, KEY_USB_DELETE},//ctrl              Win               alt               ----  space         --------- Fn ctrl                ←                   ↓                   →{KEY_USB_LEFT_CTRL, KEY_USB_LEFT_GUI, KEY_USB_LEFT_ALT, 0, 0, KEY_USB_SPACE, 0, 0, 0, 0, KEY_USB_RIGHT_CTRL, KEY_USB_LEFT_ARROW, KEY_USB_DOWN_ARROW, KEY_USB_RIGHT_ARROW}};//USB 按下Fn时第一行按键的键码
uint8_t FN_USB_Code[14] = {KEY_USB_ESC, KEY_USB_F1, KEY_USB_F2, KEY_USB_F3, KEY_USB_F4, KEY_USB_F5, KEY_USB_F6, KEY_USB_F7, KEY_USB_F8, KEY_USB_F9, KEY_USB_F10, KEY_USB_F11, KEY_USB_F12, KEY_USB_F13};

键码发送

更改第一个字节

//参数为此按键的键码和按键状态(按下为1，松开为0)。
void first_bit(uint8_t key_, uint8_t state);

.
实现方法
对缓存空间内第0字节的位操作可实现发送数据的更改。

void first_bit(uint8_t key_, uint8_t state)
{//判断键码是否正确if (key_ != 0){//如果按键为按下if (state == 1){key_code[0] = key_code[0] | key_;}else//否则当按键此按键松开{key_ = ~key_;key_code[0] = key_code[0] & key_;}}
}

更改其余字节

//参数为此按键的键码和按键状态(按下为1，松开为0)。
//因为CH9328只能发送六个普通按键的状态，
//所以当按下的按键数量大于6时，将无法发送，
//此函数可返回0/1，表示是否设置成功，
//当已经按下6个普通按键，再按下一个普通按键时，将无法设置，返回0。
uint8_t other_bit(uint8_t key_, uint8_t state)

.
实现方法

uint8_t other_bit(uint8_t key_, uint8_t state)
{//返回值，先设置为0，如果以下代码未将键码存入缓冲区，//返回值未改变，为0，//意味着已经按下6个按键，此按键无法设置。uint8_t o_ = 0;//判断键码是否正确if (key_ != 0){//如果状态为按下(1)if (state == 1){//从缓冲区的 第2字节开始查询空的位置for (uint8_t i = 2; i < 8; i++){//如果在第 i 字节找到空位置if (key_code[i] == 0x00){//将键码存入空位置中key_code[i] = key_;o_ = 1;//返回1 ，表示设置成功break;}}}//如果状态为松开(0)else if (state == 0){//从缓冲区的 第2字节开始查询此键码所在的位置for (uint8_t i = 2; i < 8; i++){//如果找到此键码保存的位置if (key_code[i] == key_){    //将键码删除，使此位置为空(0x00)。key_code[i] = 0x00;o_ = 1;//返回1 ，表示设置成功break;}}}}return o_;
}

发送缓存空间数据
原理图中ESP32的串口1连接 CH340C，用于代码下载和键盘调试，
串口2连接CH9328，用于发送按键数据。

先将ESP32的串口2打开。

Serial2.begin(9600);//波特率9600

.
发送缓存空间的数据。

Serial2.write(key_code, 8);

6、参考资料

1、沁恒CH9328数据手册
http://www.wch.cn/downloads/file/224.html?time=2021-01-02%2023:41:25&code=rYSU24iPmeAbHiFXl8Oyf3PsP0W8Pza8XGbBUDPw

资料获取

全部工程文件进ESP32工程群(483217976)自行下载，所有文件在 ESP32键盘 目录下。