Xbox-HID-串口-U盘 四合一模块 XPLUG-CH

基本信息

本模块通过USB实现了4种工作模式，分别为：

1、模拟Xbox手柄，将2.4G接收到的数据转为Xbox手柄数据包传给电脑。

2、HID复合设备，包含键盘、鼠标、触控、媒体控制、HID手柄（PS4），以及自定义HID通信。代码默认将2.4G接到的数据转为HID手柄数据传给电脑。

3、模拟CH340，可以使用CH340/341的驱动让电脑识别到串口，支持波特率设置命令和RTS、DTR流控命令。

4、模拟U盘，使用外部FLASH作为存储介质。

本项目主要用于展示这4种设备在USB是如何实现的，供学习参考，硬件电路仅作最基本的支持，重要的是软件实现。

实际使用可自行修改，比如对于模拟Xbox和HID功能，可以不用2.4G而是直接在板上加按键和摇杆直接让主控读取并传给电脑，做成小手柄；

对于模拟CH340功能，可以和其他MCU如ESP32组成双主控系统，让CH549做低级工作，ESP32做高级的，且当ESP32需要烧录时，

CH549可以直接充当转串口芯片，而CH549本身又是USB直接烧录的，因此实现一个USB接口烧录两个（甚至更多）芯片且无需外加转串口芯片。

硬件

主控 CH549G，SOP16封装，支持USB直接烧录（该芯片作为51机，性能较佳且常用外设都有，使用方便，此外还有更多引脚的封装）。

5V转3.3V的LDO使用 662K. 芯片，为主控、无线模块和FLASH供电。

FLASH使用 W25Q128，SOP8封装，16M字节空间。若改用更小的需要修改代码宏定义。

无线模块使用基于 Si24R1 的2.4G模块（基本兼容NRF24L01），某宝优信电子搜Si24R1可找到。

一个无声按键，优信搜6*6*5按键可找到。

两个LED，在程序注释中认为LED1为绿，LED2为蓝，不过实际可自选颜色。

软件

0、模式切换

代码默认由按键控制模式切换，若按住按键上电，则为模式2；直接上电为模式1。可在代码中修改。

在工作状态下长按按键达到约1s，主控会关闭USB并反转LED1状态以提示，当松开按键，则触发软件复位，复位后切换模式。

默认的模式切换逻辑（复位前模式->复位后模式）：1->3，2->4，3->2，4->1。模式切换逻辑可在代码中修改。4种模式如下：

1、模拟Xbox手柄

模拟了Xbox手柄的USB实现，具体可以参考这篇文章：Xbox控制器USB实现与数据格式

代码默认将2.4G接收到的数据转为Xbox手柄数据包传给电脑，2.4G数据包的组织格式见附件资料。

2、HID复合设备

HID设备：键盘、鼠标、触控、媒体控制、HID手柄（PS4），使用端点1上传，均以HID报文的形式上传数据，具体格式参考HID报文描述符。

自定义HID通信：使用端点2上下传，可在PC端以HID方式进行自定义通信。

代码默认将2.4G接到的数据转为HID手柄数据传给电脑。

3、模拟CH340

当电脑有CH340/341驱动时即能识别到串口，枚举和波特率、流控命令使用端点0，串口数据使用端点1上下传，端点2用于输入型流控信号上传（不过未实现）。

本demo板没有使能硬件串口，因为串口TX引脚与FLASH冲突，若不用FLASH则可以用串口引脚，使之成为真正的USB转串口芯片。

也可以尝试将串口数据传到2.4G模块上去，变成一个无线串口模块（代码只做了把2.4G接收数据用模拟串口上传的示例，而且没用缓冲区，很原始的示例）。

支持波特率设置命令，不过仅接收上位机设置的波特率数值，不会实际使用，这也是因为未使用硬件串口。

支持RTS、DTR流控命令，可在宏定义中修改RTS、DTR的引脚和极性。代码默认RTS对应LED1，DTR对应LED2，反极性。

4、模拟U盘

对U盘常用的BOT通信和SCSI(UFI)命令做了简单的支持，具体可参考这些内容：USB大容量存储BOT，或USB相关规范文档。

由于NOR FLASH的特性，以及主控的性能限制等，模拟U盘速度较慢，尤其写入非常慢。

代码默认读取时LED1闪烁，写入时LED2闪烁。

首次接入模拟U盘时PC会提示格式化，之后即可使用，而文件系统也在此过程由PC建立。

由于文件系统是PC建立的，因此主控只能得到原始数据流而不能解析文件，若需要让主控能读写文件则主控端需要挂载文件系统。

烧录

烧录软件为 WCHISPTool，可到沁恒官网搜索下载。烧录方式为CH549的USB直接烧录。

下载配置务必按照下图设置（尤其是最后一项下载配置脚必须为P51）：

对于未烧过序的新CH549芯片，一般上电会自动进入下载模式，在烧录软件中能检测到设备。

若不是，则需要先用电阻上拉P51引脚（即USB DP线）到3.3V，再上电，触发烧录模式。

若不便完成上拉操作，或作为开发者需要不断修改程序，可考虑使用下载触发模块：CH5x下载器或USB开关

烧录后初次进入U盘模式时，由于FLASH没有数据，电脑会提示需要格式化，完成后即可正常使用。

其他

本项目主要展示各功能的USB基本实现，不太能保证完美模拟，不过在我自己的Win10上测试各功能均正常。

附件里有一些在研究这些USB实现时的相关资料或笔记，供参考。

展示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1uH4y1W7fT

2024.7.12更新

提供了一套外壳3D设计，分上下两部分，因空间较小未使用螺丝或卡扣结构，合起来后直接在接缝处点胶粘住即可。

没有给LED开通光孔，因为外壳比较薄，一般来说光完全可以透过。