概述
MAX3421E USB外設(shè)/主機控制器包含了實現(xiàn)USB規(guī)范2.0全速USB外設(shè)或全速/低速主機所需的數(shù)字邏輯電路和模擬電路。內(nèi)置收發(fā)器具有±15kV ESD保護(hù)和可編程的USB連接和斷開特性。內(nèi)部串行接口引擎(SIE)處理底層USB協(xié)議，如錯誤校驗和總線重試。通過頻率高達(dá)26MHz的SPI?接口訪問寄存器組，實現(xiàn)MAX3421E的控制。利用簡易的3線或4線SPI接口，可為任何SPI主機(微處理器、ASIC和DSP等)增添USB外設(shè)或主機功能。

當(dāng)MAX3421E作為USB主機工作時，可將大量USB外設(shè)與各種微處理器、ASIC或DSP連接起來。對于點到點解決方案，例如，嵌入式系統(tǒng)的USB鍵盤和鼠標(biāo)接口，由于僅需一個目標(biāo)器件，因此可大大簡化運行MAX3421E的固件。

內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換器允許SPI接口工作在1.4V至3.6V的系統(tǒng)電壓。MAX3421E內(nèi)部執(zhí)行USB定時操作，并在操作完成后提供中斷，因此，SPI主機無需定時器來滿足USB的定時要求。MAX3421E包括8個通用輸入/輸出，所有采用I/O引腳實現(xiàn)SPI接口的微處理器都能再次利用I/O引腳，獲得額外的輸入、輸出端口。

MAX3421E工作在擴展級-40°C至+85°C溫度范圍，采用32引腳TQFP封裝(5mm x 5mm)和32引腳TQFN封裝(5mm x 5mm)。
數(shù)據(jù)表：*附件：MAX3421E USB外設(shè) 主機控制器，SPI接口技術(shù)手冊.pdf

應(yīng)用

• 照相機
• 定制USB設(shè)備
• 臺式路由器
• 嵌入式系統(tǒng)
• 儀表
• 醫(yī)療設(shè)備
• 微處理器和DSP
• MP3播放器
• PDA
• PLC
• 機頂盒

特性

• 獨立于微處理器的USB解決方案
• 與帶有SPI接口的MAX3420E USB外設(shè)控制軟件兼容
• 符合USB 2.0規(guī)范(全速12Mbps外設(shè)、全速/低速12Mbps/1.5Mbps主機)
• 內(nèi)置USB收發(fā)器
• 固件/硬件控制內(nèi)部D+上拉電阻(外設(shè)模式)和D+/D-下拉電阻(主機模式)
• 可編程3線或4線26MHz SPI接口
• 電平轉(zhuǎn)換器和VL輸入實現(xiàn)系統(tǒng)接口電壓的轉(zhuǎn)換
• 內(nèi)部比較器檢測V BUS ，用于自供電外設(shè)應(yīng)用
• D+、D-和VBCOMP具有ESD保護(hù)功能
• 中斷輸出引腳(電平或可編程邊沿)，可實現(xiàn)輪詢或中斷驅(qū)動的SPI接口
• 8路通用輸入和8路通用輸出
• 中斷信號用于通用輸入引腳、可編程邊沿極性
• 智能USB SIE
• 自動處理USB流量控制和雙緩沖
• 處理底層USB信令
• 內(nèi)部定時器用于USB定時操作，SPI主機無需定時
• 節(jié)省空間的無鉛TQFP和TQFN封裝(5mm x 5mm)

典型應(yīng)用電路

引腳配置描述

典型應(yīng)用電路（續(xù)）

MAX3421E有兩個特性使其易于連接大型快速芯片，如ASIC和DSP（圖2）。第一，SPI接口可在高達(dá)26MHz的頻率下進(jìn)行時鐘控制。第二，VL引腳和內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換器允許系統(tǒng)接口在低于VCC所需3.3V的電壓下運行。

MAX3421E為USB接口的電氣隔離提供了理想的方法（圖3）。USB采用流量控制，MAX3421E會自動用NAK握手響應(yīng)主機請求，直到微處理器完成SPI端口上的數(shù)據(jù)傳輸操作。這意味著SPI接口可以在高達(dá)26MHz的任何頻率下運行。因此，設(shè)計者可以自由選擇接口的工作頻率，并選擇最適合成本或性能的光隔離器。

圖4展示了MAX3421E作為USB主機運行的系統(tǒng)框圖。USB主機通過“ A” 連接器為USB外設(shè)提供5V電源。為外部外設(shè)供電的系統(tǒng)應(yīng)在電源引腳上使用過流保護(hù)，以防止外部過流情況損壞系統(tǒng)。VBus開關(guān)（如MAX4789）提供電源控制以及其他功能：它限制提供給外設(shè)的電流（例如200mA），并向SPI控制器指示過流情況。美信（Maxim）提供各種VBus開關(guān)，具有不同的電流限制和特性。有關(guān)詳細(xì)信息，請訪問美信網(wǎng)站。

一個3.3V穩(wěn)壓器（例如MAX6349TL）為MAX3421E供電，也可選擇為系統(tǒng)控制器供電。如果系統(tǒng)控制器以較低電壓運行，MAX3421E的SPI和I/O接口可以通過將系統(tǒng)電壓（例如2.5V或1.8V）連接到MAX3421E的VL引腳，在較低電壓下運行。

寄存器說明

SPI主設(shè)備通過讀取或?qū)懭?6個外設(shè)模式寄存器（見表1）以及在主機模式下讀取和寫入23個寄存器（見表2）來控制MAX3421E。設(shè)置MODE2寄存器中的HOST（R27）位可配置MAX3421E的操作模式。當(dāng)作為USB主機運行時，MAX3421E與MAX3420E兼容，其他功能詳見注1b。如需完整的寄存器內(nèi)容描述，請參考美信網(wǎng)站上的《MAX3421E編程指南》。

寄存器訪問由SPI主設(shè)備發(fā)起，首先寫入SPI命令字節(jié)，接著讀取或?qū)懭氲刂穬?nèi)容。所有SPI傳輸均以命令字節(jié)的MSB開始。命令字節(jié)包含寄存器地址、方向位（讀 = 0，寫 = 1）以及ACKSTAT位（圖5）。SPI主設(shè)備通過命令字節(jié)的二進(jìn)制值寫入MAX3421E寄存器。例如，要訪問IOPINS（R20）寄存器，需通過Reg4至Reg0位進(jìn)行如下操作：Reg4 = 1，Reg3 = 0，Reg2 = 1，Reg1 = 0，Reg0 = 0。DIR（方向）位決定數(shù)據(jù)傳輸方向。DIR = 1表示數(shù)據(jù)字節(jié)寫入寄存器，DIR = 0表示數(shù)據(jù)字節(jié)從寄存器讀取。ACKSTAT（應(yīng)答狀態(tài)）位是EPSTALLS（R9）寄存器中外設(shè)模式下的應(yīng)答位。SPI主設(shè)備設(shè)置該位以表明傳輸已完成。由于該位經(jīng)常使用，將其置于SPI命令字節(jié)中可提高固件效率。主機模式下ACKSTAT位被忽略。在SPI全雙工模式下，MAX3421E時鐘輸出八個額外的位，作為命令字節(jié)的補充（圖6、7）。在半雙工模式下，這些狀態(tài)位用作地址位。

前五個寄存器（R0 - R4）在MAX3421E的外設(shè)模式和主機模式下均可訪問。重復(fù)訪問這些寄存器會凍結(jié)內(nèi)部地址，以便在一次SPI訪問中寫入或讀取多個字節(jié)（前提是SS保持低電平）。訪問寄存器R5 - R19時，每次內(nèi)部寄存器訪問在SPI傳輸期間會遞增。訪問R20會凍結(jié)對該寄存器的訪問，訪問R21 - R31會凍結(jié)對R31的訪問，重復(fù)訪問R31仍會凍結(jié)在R31。

表1和表2展示了在外設(shè)模式和主機模式下適用的寄存器位。未特別提及的寄存器位均顯示為零。這些讀取為零值的寄存器位不應(yīng)寫入邏輯1。

外設(shè)模式下的寄存器映射

MAX3421E保持與MAX3420E在外設(shè)模式下運行時的寄存器兼容性（MAX3421E的HOST位默認(rèn)設(shè)置為0 ）。關(guān)于MAX3420E的固件無需修改即可在MAX3421E上運行。新的寄存器設(shè)置在表1底部的注1b中有說明。

主機模式下的寄存器映射

如表2所示，在主機模式（HOST = 1）下，部分MAX3420E寄存器會重命名（如R1變?yōu)镽CVIFIFO），部分不再使用（顯示為零），部分仍適用于主機模式。此外，11個寄存器（R21 - R31）支持USB主機功能。