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最新消息 > 符合嵌入式設計的USB連接技術解決方案

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://m.elecfans.com/article/852697.html"

隨著串口從臺式機和筆記本電腦中消失,通用串行總線(USB)現在成為需要連接到PC的各種外圍設備的通用接口,無論是作為開發平臺還是商用產品。在這個由兩部分組成的系列文章的第一部分中,我們快速介紹了USB接口標準及其在嵌入式系統中不斷發展的作用。在這篇結論文章中,我們將仔細研究集成和獨立USB解決方案之間的選擇,以及檢查MCU制造商為其USB連接添加的一些創新性曲線,以幫助您的產品在具有挑戰性的應用中展開競爭。我們將總結一些設計技術,您可以使用這些技術使USB連接更符合嵌入式設計的要求。決定何時集成正如我們在第一部分中簡要討論的那樣,有幾個因素會影響是否最好與具有片上USB功能的MCU實現USB連接或使用單獨的USB控制器。在許多需要簡單USB連接的情況下,Atmel的ATmega8U,MicrochipTechnology的8位PIC18F13K50或SiliconLabs的C8051F系列等集成解決方案幾乎是不費腦筋的。在需要支持特定USB協議類的應用中,例如UART到USB或USB到SPI,選擇變得更加細微。例如,如果項目涉及使用RS-232接口更新現有產品以支持USB,則使用單獨的USB-UART橋接器,例如Microchip的MCP2200SiliconLabs的CP2104或德州儀器的TUSB3410,可縮短開發周期并減少中斷到制造業供應鏈。如果原始設計基于速度較慢,功能較弱的MCU,獨立控制器也可能特別有用,它可能沒有額外的處理能力(或存儲空間)來支持協議格式轉換所涉及的附加任務。應用優化的USB芯片有助于微調您的設計曾幾何時,設計帶有一個或多個USB端口的嵌入式系統非常簡單,因為大多數設備(及其各自的驅動軟件)非常相似,所以除了遵循參考設計之外,設計師幾乎無能為力。不再。位于許多現代MCU上的USB連接后面的芯片已經發展并進行了調整,以滿足粗糙的嵌入式系統環境的需求。MCU制造商現在提供各種支持USB的產品,這些產品具有各種級別的硬件加速,可滿足各種應用的價格和性能目標。也許最大的創新領域是MCU如何執行請求,確認,錯誤檢查以及與USB協議相關的其他功能。在不經常使用MCU的USB接口或傳輸小塊數據的應用中,使用軟件執行協議的例行信令和握手,數據包檢查和錯誤檢測任務可能很好。但是,如果您的應用需要頻繁和或大型USB事務處理,則可能會對MCU的有限處理資源造成太大負擔。直到最近,唯一的解決方案是使用獨立的USB外設控制器,如賽普拉斯半導體的CY7C63801或Microchip的USB3300-EZK。現在,一些制造商提供具有集成USB控制器內核和其他功能的MCU,可以處理幾乎所有與USB相關的任務。例如,Atmel的AVRXMEGA系列816位MCU具有全速USB控制器內核,除了卸載常規協議功能外,還使用Ping-Pong緩沖器來減少或消除重置發送丟棄的數據包(NACK)以實現更高效的傳輸。這種組合允許接口以USB全速率規范支持的最大11Mbps(或有效數據速率高達8.72Mbitss)運行或接近,同時僅消耗CPU處理能力的7%。許多AtmelMCU還支持專有的多數據包傳輸模式,該模式使用硬件邏輯通過將大多數大容量存儲設備使用的512字節數據塊拆分為塊傳輸協議支持的64字節數據包來提高USB塊傳輸的效率。相同的機制還可以將傳入的多數據包傳輸重新組合成更大的數據塊,而無需任何CPU干預。進一步推動硅食品鏈,EnergyMicro在其基于EFM3232位Cortex-M3的GeckoMCU系列的許多變體上提供了多種性能增強功能。大多數外圍功能(包括串行通信和USB端口)的活動由單獨的低功耗反射總線協調(圖2)。除了防止數據傳輸消耗任何主系統總線的帶寬之外,來自一個外設的事件和信號可以用作其他外設的輸入信號或觸發,并以這種方式確保時序關鍵操作和降低的軟件開銷。此外,內置3.3V穩壓器還允許用戶通過USB鏈路提供的電源運行MCU。

關鍵字標籤:USB連接線