CH9328 是一款串口转HID（Human Interface Device，人体接口设备）芯片，由南京沁恒微电子公司设计与生产。它的主要功能是实现传统的串行接口（如UART）与HID设备的协议转换，使得通过串口通信的设备可以直接模拟成为USB HID设备，从而不需要额外安装驱动程序就可以与主机进行交互。这使得CH9328芯片在一些需要USB接口通信但又需要通过串口进行控制的设备中，得到了广泛应用。

常见型号

CH9328芯片有多个版本和不同的封装方式，常见的型号包括：

• CH9328D：这是一个标准封装型号，适用于大多数通用场景。

• CH9328F：用于更小型化的应用，适合空间有限的电子设备。

• CH9328H：为支持更多外设和扩展应用的型号，通常用于更复杂的电子系统中。

不同型号的主要区别在于封装形式、支持的电压范围和接口数量的不同，用户可以根据具体需求选择合适的型号。

参数

CH9328芯片的主要技术参数如下：

1. 工作电压：3.3V至5V宽电压范围，适合多种供电环境。

2. 接口：

• 串口（UART）：波特率支持1200bps到115200bps，可根据需要进行调整。

• USB接口：支持标准的USB 2.0协议，兼容HID设备协议。

3. 功耗：在低功耗模式下可以实现低于1mA的电流消耗。

4. 数据传输速率：在高速模式下，CH9328芯片的传输速率可以达到12Mbps，适合需要快速数据交互的应用场景。

5. 封装：主要有SOP-16、TSSOP-20等封装形式，满足不同电路板布局需求。

6. 工作温度：-40°C至85°C，适合工业控制和户外环境应用。

工作原理

CH9328芯片的核心功能是实现串口（UART）到USB HID协议的转换。在实际工作中，CH9328芯片将来自串口的数据包进行解析，并根据USB HID协议格式打包后通过USB接口发送给主机。反之，当主机通过USB向CH9328发送HID控制命令时，芯片则会解析这些命令，并将其转换为串口可以识别的数据格式，再通过串口发送给下游的设备。

整个数据传输流程大致分为以下几个步骤：

1. 串口设备通过UART接口将数据发送给CH9328。

2. CH9328解析串口数据，并根据HID协议对数据进行打包。

3. 打包好的数据通过USB接口发送到上位机（如PC）。

4. 上位机根据HID协议与CH9328进行交互，将数据返回。

5. CH9328再次将USB协议中的数据解包为串口数据，并通过UART接口发送给设备。

通过这种方式，CH9328实现了无缝的串口与USB HID设备之间的数据交互，简化了通信协议的转换流程，减少了用户的开发工作量。

特点

CH9328芯片具有以下几个显著特点：

1. 无驱动安装：CH9328作为HID设备与主机通信，因此在大多数操作系统（如Windows、Linux、macOS）中无需安装额外的驱动程序，操作系统可以直接识别并使用该设备。这大大简化了产品的使用流程，特别适合需要频繁更换设备或使用场合多变的应用场景。

2. 高兼容性：CH9328芯片支持标准的USB HID协议，因此与各类操作系统、开发平台和硬件系统的兼容性极强，几乎可以在任何支持USB的设备上正常工作。

3. 可编程性：CH9328内部集成了一定的逻辑控制单元，用户可以通过简单的编程调整芯片的通信参数，如波特率、数据格式等，以适应不同设备的需求。

4. 低功耗设计：CH9328的工作功耗极低，特别是在待机模式下，可以进一步降低功耗，适合电池供电的便携设备和低功耗应用。

5. 稳定性强：通过USB HID协议传输数据，避免了许多传统串口通信中的时序问题，特别是在数据传输速率高或环境复杂的情况下，CH9328的稳定性表现尤为突出。

作用

CH9328芯片的作用主要体现在以下几个方面：

1. 串口设备的USB化：传统的串口设备（如传感器、控制器、仪器仪表等）在一些应用场景中需要与USB接口的主机进行通信，而CH9328芯片可以帮助这些设备快速实现串口到USB的协议转换，使得串口设备无需更改硬件设计即可与USB设备通信。

2. HID设备模拟：由于CH9328支持HID协议，因此可以用于将一些串口设备模拟成HID设备（如键盘、鼠标、游戏手柄等），这样在不需要额外编写驱动程序的情况下，设备即可与操作系统进行交互。

3. 简化开发流程：通过使用CH9328芯片，开发者不再需要深入了解复杂的USB协议，只需处理串口通信部分，大大降低了开发难度。

4. 提高设备兼容性：通过支持标准的HID协议，CH9328可以使得一些老旧的串口设备与现代的USB设备保持兼容，不仅延长了这些设备的使用寿命，还避免了对设备进行大规模的硬件更换和升级。由于USB HID设备在各大操作系统中具有即插即用的特性，无需额外安装驱动程序，因此CH9328能够在不影响用户体验的前提下，使这些传统设备适应现代化的计算平台。这种兼容性极大地方便了工业自动化、实验室设备、医疗仪器等场合中的设备更新，让现有的系统继续使用现有的硬件资源，同时享受现代USB接口带来的便利性和高效性。

CH9328的工作模式与通信协议

CH9328芯片的核心优势之一是其支持串口与USB HID协议的转换，这使得它在多个场景中能够发挥重要作用。它主要有两种工作模式：串口转USB HID模式和HID仿真模式。

1. 串口转USB HID模式

在这种模式下，CH9328可以将通过串口接收到的数据包转化为USB HID协议的数据包，并发送到USB主机。主机识别到的设备就是标准的HID设备，而HID设备在常见的操作系统中具有即插即用的特性，不需要安装驱动程序。

例如，用户可以通过串口向CH9328芯片发送模拟键盘输入的数据包，CH9328会自动将这些数据转化为HID键盘协议，并通过USB接口传输到电脑上，电脑会将这些数据识别为键盘按键操作。整个过程对用户是透明的，用户不需要了解复杂的HID协议，只需专注于串口数据的处理。

2. HID仿真模式

CH9328的另一大特性是可以仿真HID设备，如键盘、鼠标等。在这种模式下，CH9328芯片可以将串口数据直接模拟为特定的HID设备行为，比如通过串口发送特定的指令来模拟鼠标移动、按键操作等。这种模式适用于需要将自定义硬件设备仿真为标准HID设备的应用场景，例如开发自定义输入设备、游戏控制器等。

配置与调试

CH9328芯片的配置非常灵活，用户可以通过简单的命令配置其工作模式和参数。例如，可以通过串口命令修改波特率、数据格式、USB设备描述符等参数，从而适应不同的应用需求。

调试CH9328芯片也比较简单。用户可以使用串口调试工具与芯片通信，查看发送和接收的数据包是否符合预期。在调试过程中，用户可以通过USB连接到主机，观察主机如何识别CH9328仿真的HID设备，并通过操作系统中的工具（如设备管理器）查看设备的识别情况。

CH9328的优点

CH9328芯片的广泛应用离不开其众多优点，主要包括以下几点：

1. 无需驱动，节省开发成本

由于CH9328支持标准的HID协议，主机（PC或嵌入式系统）可以无需安装额外的驱动程序直接与设备通信。这不仅降低了开发成本，也极大简化了设备的使用流程，特别适合消费电子和工业控制领域的产品。

2. 高度兼容性

CH9328的设计使其能够与几乎所有支持USB的操作系统兼容，包括Windows、macOS、Linux等常见系统。这种广泛的兼容性让它适用于各种不同平台的产品开发，从而增强了产品的市场竞争力。

3. 灵活性高

CH9328芯片支持多种可配置的工作模式，允许用户根据具体需求调整串口参数、HID设备描述符等。这种灵活性使得CH9328能够适应广泛的应用场景，无论是工业设备还是消费类电子产品。

4. 低功耗设计

CH9328支持低功耗模式，这对于便携式设备或电池供电的产品尤为重要。在不需要频繁通信的情况下，芯片可以进入低功耗模式以延长电池的使用寿命，这对于一些需要长时间待机的设备非常有利。

5. 稳定可靠

CH9328芯片采用了稳健的硬件设计，并经过了大量的实际应用测试。无论是在复杂的工业环境中，还是在消费电子产品中，CH9328都表现出了极高的稳定性和可靠性，确保了产品的正常运行。

CH9328的局限性

尽管CH9328具有很多优势，但它也存在一定的局限性，主要体现在以下几个方面：

1. 传输速率限制

虽然CH9328可以支持高达115200bps的串口波特率，但在某些高速数据传输场景中，可能仍不足以满足需求。例如，对于需要大批量数据实时传输的应用，可能需要采用更高传输速率的协议或设备。

2. HID协议限制

HID协议的设计初衷是用于低速的人机交互设备，因此在某些高频率、高速通信应用中，HID协议的局限性可能会成为瓶颈。例如，游戏控制器或医疗设备中可能需要更复杂的通信协议，以支持精确的数据同步。

3. 缺乏高级编程接口

虽然CH9328的配置和使用非常简单，但其提供的高级接口相对有限，可能难以满足某些特定场景的自定义需求。在某些高级应用中，开发者可能需要更灵活的编程接口，以实现更复杂的逻辑控制和功能扩展。

CH9328的典型应用案例

1. 工业设备升级许多传统的工业设备使用串口进行数据传输，但随着USB接口的普及，越来越多的工业控制系统开始转向USB接口。通过使用CH9328，开发者可以轻松将这些传统的串口设备与现代的USB控制系统连接，实现设备的无缝升级。

2. 自定义键盘和鼠标CH9328可以用来开发自定义的输入设备，如键盘和鼠标。开发者可以通过串口向CH9328发送自定义的按键数据，CH9328会将这些数据转化为标准的USB HID协议数据，从而使设备能够直接在主机上识别为键盘或鼠标。这种应用非常适合游戏控制器、编程键盘等需要特殊按键映射的设备。

3. 医疗数据采集设备在医疗设备中，许多传感器和数据采集设备仍然依赖于串口通信。然而，现代的医疗数据采集系统大多采用USB接口进行数据交互。CH9328可以帮助这些设备完成串口到USB的协议转换，使得医疗数据能够更方便地传输到电脑或其他终端设备上，便于后续的分析和处理。

4. 智能家居设备智能家居设备通常需要与主控制器或手机进行通信，传统的串口设备在这种场景中并不适合直接与这些现代设备连接。通过使用CH9328，开发者可以将传统的串口控制器转化为USB HID设备，与主控制器进行通信，从而实现对智能家居设备的控制与监控。

5. 教育与实验平台在一些编程教育或电子实验平台中，CH9328可以用于快速开发和调试串口与USB设备之间的通信。这种应用可以帮助学生更好地理解通信协议的工作原理，并通过实际操作提升动手能力。

CH9328的未来发展趋势

随着USB接口的普及和物联网设备的兴起，CH9328在未来有着巨大的发展潜力。以下是几个值得关注的趋势：

1. 更高传输速率的需求

尽管CH9328已经可以满足大多数串口设备的传输需求，但随着物联网设备的数据传输需求不断增加，未来可能需要更高传输速率的串口转USB方案。升级后的CH9328或类似芯片可能会支持更高的串口波特率或更高效的通信协议，以满足高速数据传输的需求。

2. 更多的应用场景

随着智能家居、智能工业和物联网的快速发展，CH9328的应用场景将不断扩大。特别是在一些需要将传统设备与现代通信接口结合的场景中，CH9328将发挥越来越重要的作用。未来，可能会看到更多基于CH9328的创新产品和解决方案。

3. 更灵活的编程接口

为了满足复杂应用的需求，未来的串口转USB芯片可能会提供更加灵活的编程接口，允许开发者根据不同应用场景自定义更多的功能和行为。这将进一步增强CH9328的应用灵活性，并为开发者提供更多的设计空间。

结论

CH9328是一款功能强大且灵活的串口转USB HID芯片，它的出现为传统的串口设备与现代USB设备的通信提供了便捷的解决方案。凭借其无需驱动安装、高兼容性、低功耗等优势，CH9328在工业控制、医疗设备、智能家居、消费电子等领域得到了广泛的应用。

随着物联网和智能设备的快速发展，CH9328的市场需求将继续增长，未来它在更多新兴应用场景中展现出更大的潜力。无论是开发自定义的输入设备，还是将传统设备进行升级，CH9328都为开发者提供了一个高效、稳定的通信解决方案。