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常用USB接口的识别及USB接口标准和作用

时 间 : 2015-03-11   阅 读 : 1627    关键词 : 

USB接口内部结构
　　USB接口电路采用DIUSBD12芯片，这是一款性能价格比很高的USB器件，通常用于皋于ARM并与ARM通用接口进行通信，同时支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许使用现存的体系结构并使固件投资减到最小。这种灵活性通过使用己有的结构和减少固件上的投资，减少了开发时间、风险和成本，是开发低成本且高效的USB外围设备解决方案的一种有效途径。

　　PDIUSBD12内置的串行接口引擎SIE，实现了全部的USB协议层，完全由硬件实现而不需要固件的参与。该模块的功能包括：同步模式的识别、并行／串行转换、位填充／解除填充、CRC校验／产生、PID校验／产生、地址识别和握手评估／产生。

　　其中：

　　·模拟收发器：集成的收发器接口可通过终端电阻直接与USB相连。

　　·电压调整器：片内集成了一个3．3V的调整器用于模拟收发器的供电。

　　·PLL：片上集成了6MHZ到48MHZ时钟乘法，允许使用低成本的6MHZ晶振，电磁干扰也由于使用低频晶振而降低。

　　·位时钟恢复：位时钟恢复电路采用4倍过采样原理，从输入的USB数据流中恢复时钟，能跟踪USB规定范围内的抖动和频漂。

　　·Soft－Connect：高速设备与USB的连接是通过1．5kΩ上拉电阻将D＋实现的。1.5kQ上拉电阻集成在USB芯片内，默认状态下不与Voc相连。连接的建立通过ARM发送命令来实现，这就允许ARM在决定与USB建立连接之前完成初始化时序。

　　USB总线连接可以重新初始化而不需要拔出电缆。

　　·Good－Link：提供良好的USB连接指示。在枚举中，LED指示灯根据通信的状况间歇闪烁。当USB成功地枚举和配置后，LED指示灯将一直点亮。在USB的数据传输过程中，LED将闪烁；在挂起期间，LED熄灭。这种特性为USB器件、集线器和USB通信状态提供了用户友好的指示。作为一个诊断工具，它对隔离故障的设备很有用，降低了现场支持和热线的成本。

　　·存储空间管理单元（MMU）和集成RAM：在以12Mb／s的速率传输并与ARM相连时，MMU和集成RAM作为USB之间速度差异的缓冲区。这∷就允许ARM以它   自己的速率对USB信息包进行读写。

　　·并行和DMA接口：对ARM处理器而言，PDIUSBD12看起来就像一个带8位数据总线和一个地址位（占用2个位置）的存储器件。它支持独立的和分时复用的地址和数据总线，还支持主端点与本地共享RAM之间直接读取的DMA传输，以及单周期和突发模式的DMA传输。

USB接口的电气特性
　　详细的USB的电器特性的相关内容是在USB规范。而在此，仅列出用户所需注意的一些特性。如图1所示，呈现了在全速设备与PC主机之间电气特性的连接。除了Vcc（＋5 V）与接地线外，需要特别注意的是D＋与D-的差动数据信号线。首先，在连接至USB收发器之前必须先串接9O～44Ω的电阻。而后根据不同的USB设各的传输速度（全速或低速），改变在设各端的提升电阻1．5×（1±5％）kΩ的位置。这个提升电阻，也可视为设各端电阻。对于全速设备（12 Mbps），就将提升电阻接至D＋信号线与电源之间的位置。如果是低速设各（1．5 Mbps），就将提升电阻接到D一信号线与电源之间的位置，如图1．15所示。这个电压源的范围为3．0～3．6 V。但对于USB 2。0的高速传输，这个提升电阻被省略，改以自动切换的方式。最后，D＋与D-两条信号线在PC主机的根集线器或集线器端同时接上15 kΩ的下拉电阻并连至接地端。用户也可视这些下拉电阻为集线器端电阻。

　　整个PC主机与设备之间的电气特性是如何操作的呢？首先，在设备未连接至PC主机的根集线器或集线器的连接端口时，D＋与D-两条信号线因为下拉电阻的关系，几乎都视为接地，但是若有一个设各刚连接上时，由于提升电阻（1．5 kΩ）与下拉电阻（15 kΩ）形成了一个分压器；因此其中有一条数据信号线（D＋或D-）的电位将被提升至电压Vdc的90％左右。此时，当集线器检测到其中的一条数据信号线趋近3 Vcc，而另外一条仍维持接地状态时就可确定有一设备已连接上。PC主机会不断地每隔一般时间来查询根集线器，检查D＋与D一的电位变化，以了解设备的连接状态。