USB2.0特性及USB单片机

技术分类: 通信  微处理器与DSP  消费电子设计  | 2006-08-06
来源:单片机与嵌入式系统应用 | 作者: 电子科技大学 陈汝全

p;      Cypress相信它的单芯片方法给公司提供了1个USB2.0结构的可能性。这是考虑了既要获得所需的高性能I/O(输入/输出),又要保持480Mb/s的USB2.0高速率。
此外,该公司看到了USB1.1多芯片方法中存在的引脚数问题:USB1.1的数据宽度是8位,而现在USB2.0的宽度至少是32位。这需要大的封装,如100和128引脚四方扁平封装。按该公司的方法,这正好适合作为SIE(串行接口引擎)和PHY(物理层)用,但并不包括单片机。因此,封装的费用就占了总价格的相当部分,则总系统的价格就更高。公司有3种芯片版本,最小的是56引脚的缩小外形输出封装(SSOP)。引脚数少是因为宽的数据引线都在芯片内部,封装的引脚是作为外部接口用。
总之,单芯片方法的优势可体现在性能、灵活性和价格方面。如上所述,宽数据总线在芯片内,实际上能调整结构以适应高速度。

   FX2部件的特点之一是采用低价的8051单片机,仍然能获得很高的速度。至于灵活性,则体现在USB2.0的可编程接口能为特定的应用接口编程。 FX2的特点是内有8位8051单片机内核,
它可工作在12
,24或48MHz,这取决于应用对象。图4所示为FX2方框图,它展示了芯片的集成特性。此单片机之所以得到广泛的应用,是因为它能适应各种功耗和应用的要求,并能保持USB2.0高速度的特点。此外,USB的端点(endpoint)数据缓冲器以及从属FIFO(先入先出寄存器),现在都与经典的FIFO一样。该缓冲器可与Cypress智能USB2.0 SIE(串行接口引擎)相连接。如图4所示:数据进入收发器后,通过SIE直接转向FIFO,然后,通过8或16位数据路径,可与外部连接,存取数据。注意,这时在数据路径上没有单片机。

EZ-USB FX2方框图

图4 EZ-USB FX2方框图

   收发器与SIE(串行接口引擎)相连接,SIE直接与端点(endpoint)FIFO相连。仅当需要完成检验分组信息的工作时,单片机才与USB传输发生关系。

   单片机仍可对FIFO进行存取。例如,它能根据信息分组(包)的头标码内容与因特网进行存取操作;但是,数据路径的速度与单片机的处理速度无关,它有独立的速度。这是调整了结构的1个例子。

   Cypress USB2.0 SIE类似该公司以前的FX部件,能执行USB2.0协议的大部分内容。设计师不必考虑所有三级处理这类事情,而全由智能SIE来完成。当用户订购该公司的开发板,并插入PC插槽时,不必写入任何代码,开发板就能工作。很明显,这是由于有智能SIE之故,使用户应用时不需调整开发板。在启动这部分工作时不会影响其他部分,USB就能立即传输数据。

        由智能SIE支持的另一工作是Cypress固件下载。由于固件是在FX2的RAM中,所以能通过SIE用USB下载。当单片机复位时,SIE就能做下载工作。因为USB2.0是新的,有许多问题要考虑。下载给设计师提供了一种容易升级的方法。在参数变化时,这是一个重要的优点,因此减少了风险和不确定性,增加了产品上市快的优势。

   端点(endpoint)FIFO的关键之处是它按双口RAM来执行。USB是分组协议,它可立即发送整个分组信息。USB2.0的分组长度是512字节。如果用经典的FIFO,当产生坏的CRC(循环校验码)时,所有的数据必然泛滥流出,因为它是坏数据。把FIFO作为RAM来执行,它变得更像分组的FIFO。整个分组信息能送入双口存储器。如果CRC是好的,则分组信息能从USB域交换到I/O(输入/输出)域。对外来说,它看起来仍然像FIFO,但代之以每次只传送1个字或1个字节为立即传送整个分组信息。
端点FIFO的其他部分与速度有关。因为数据流入很快,所以对分组来说,至少需要双口缓冲器。 Cypress公司的器件因可编程而进了一步。端点缓冲器可能是双、三或四缓冲器,与所需的数据量或灵活性有关。例如,批量存储的外设,在高速时,要断开1个读数据信道。然后读/写头移到下一条路径,在USB上发送数据。为保证此工作,需要四重缓冲。

   实际上不需要了解FIFO对外是如何进行调整工作的,因为有FIFO满标志、FIFO空标志以及可编程标志。事实上,这是一个“量子”FIFO(公司这样称呼),分组的换入、换出是完全透明的。“量子”FIFO就是有256×16位的双口RAM块,如图5所示。它们放置在USB这边,而数据是从USB输出或输入。数据穿过虚线进行交换(见图5),达到I/O系统部分,这时能肯定整个分组是好的。8051单片机也对此存储器存取有效,这在另一种分组协议时就要用到。如以太网,在应用之前,

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