USB連接在PC和消費(fèi)者市場(chǎng)中無(wú)處不在,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在一系列嵌入式應(yīng)用程序中工作以將USB添加到設(shè)計(jì)中有充分的理由。嵌入式設(shè)計(jì)可以充分利用使USB成為通用即插即用互連的巨大努力。此外,該接口還提供通過(guò)單根電纜分配電力和處理數(shù)據(jù)的能力 - 這是大多數(shù)傳統(tǒng)串行接口所缺乏的功能。讓我們考慮可用于為基于MCU的設(shè)計(jì)以及與MCU一起使用的外圍產(chǎn)品添加USB支持的不同選項(xiàng)。
盡管如此,Microchip PIC10和PIC12 8位產(chǎn)品線中的許多低端MCU都缺乏USB支持,但包括其他串行接口,如SPI(串行外設(shè)接口)。此外,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以選擇對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分區(qū),包括在主系統(tǒng)中使用支持USB的MCU,同時(shí)在位于USB電纜另一端的目標(biāo)設(shè)備中添加模塊化外設(shè)功能,以方便地提供電源和數(shù)據(jù)。
許多IC公司都提供USB控制器和橋接IC,可以方便地為系統(tǒng)添加USB連接。這些IC在它們支持的串行接口類型和集成在芯片上的其他功能(如存儲(chǔ)器或I/O線)方面各不相同。
USB轉(zhuǎn)UART橋接器最基本的橋接IC是一個(gè)簡(jiǎn)單的USB轉(zhuǎn)UART橋接器,例如Silicon Labs的CP21xx系列產(chǎn)品,包括CP2101,CP2102,CP2103,CP2104,CP2105和CP2110 IC。典型實(shí)現(xiàn)如圖1所示。當(dāng)與外部收發(fā)器一起使用時(shí),橋接器直接支持RS-232接口和其他選項(xiàng)。例如,如果您有一個(gè)依賴于串行通信的傳統(tǒng)MCU設(shè)備,CP21xx系列可以輕松地將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為USB連接,并且IC支持虛擬COM端口(VCP)功能。
圖1:Silicon Labs CP21xx系列USB轉(zhuǎn)UART橋接IC允許設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在具有傳統(tǒng)串行接口的外設(shè)中添加USB支持。
家庭成員的差異歸結(jié)為I/O功能和內(nèi)存。例如,所有家庭成員都包括可用于存儲(chǔ)USB特定數(shù)據(jù)的EEPROM,例如供應(yīng)商ID甚至電源描述符。內(nèi)存配置從296到1024位不等。
USB供應(yīng)商IC,設(shè)備類型和其他數(shù)據(jù)不必在專用嵌入式應(yīng)用程序中使用,但如果設(shè)備設(shè)計(jì)旨在用于USB主機(jī)的一般用途,則應(yīng)使用該標(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)。這些IC提供從CP2101/02上的0個(gè)通用I/O線到CP2110上的10個(gè)I/O線。您可以使用這些I/O線來(lái)滿足狀態(tài)和控制需求。
通過(guò)SPI等接口實(shí)現(xiàn)的USB連接可以支持更高的數(shù)據(jù)速率。包括Maxim和Microchip在內(nèi)的許多公司都有基于SPI的USB IC。幾乎所有較新的MCU都包含SPI接口。
主機(jī)或目標(biāo)
例如,Maxim提供MAX3420E和MAX3421E USB控制器,可為任何具有SPI端口的處理器系統(tǒng)增加USB支持。這些IC使用SPI時(shí)鐘,最高可達(dá)26 MHz。 SPI實(shí)現(xiàn)是從模式接口,這意味著USB控制器需要MCU中的SPI主控制器或系統(tǒng)中的其他處理器。
基于MAX3420E的簡(jiǎn)單USB總線供電小部件只需要處理器,以及一個(gè)從USB電纜獲得3.3 V VDD電源的穩(wěn)壓器。 MAX3420E IC僅用于USB外設(shè)或目標(biāo)器件應(yīng)用。集成的USB全速收發(fā)器支持12 Mbit/s速率。該IC支持三線和四線SPI實(shí)現(xiàn)。它還包括四個(gè)通用I/O線。
對(duì)于USB主機(jī)實(shí)現(xiàn),Maxim提供MAX3421E。該IC包括8個(gè)通用I/O線。 I/O線可用于多種用途,但在某些情況下,允許主機(jī)MCU基本上回收MCU中不可用的I/O線,因?yàn)橐_專用于SPI鏈路。另請(qǐng)注意,Maxim的兩個(gè)USB IC都包含內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器,因此SPI鏈路可以在1.4到3.6 V的電壓范圍內(nèi)工作。
從模式SPI
同時(shí),Microchip有幾個(gè)USB-中心IC支持其在MCU領(lǐng)域的工作,包括MCP2200 USB轉(zhuǎn)UART IC。 Microchip的最新產(chǎn)品完全不同,因?yàn)镸CP2210 USB到SPI IC實(shí)現(xiàn)了SPI主模式鏈路。圖2描繪了IC的框圖。它集成了256個(gè)字節(jié)的EEPROM。
圖2:Microchip新推出的MCP2100 USB控制器IC包括一個(gè)主模式SPI實(shí)現(xiàn),可與總線供電的目標(biāo)器件中的傳感器,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和其他外設(shè)結(jié)合使用。
該IC可用于與MCU連接,但也可用于直接控制具有各種外設(shè)功能的基于SPI的IC。例如,您可以使用IC設(shè)計(jì)目標(biāo)器件中沒(méi)有MCU的支持USB的數(shù)據(jù)采集模塊。這樣的模塊可以部署基于MCU的控制系統(tǒng),甚至可以部署在PC上。
考慮USB供電數(shù)據(jù)采集模塊的可能性。例如,Microchip提供基于SPI的MCP3204 A/D轉(zhuǎn)換器,可以作為MCP2100控制器的從器件進(jìn)行部署。該四通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將允許USB主機(jī)通過(guò)USB電纜捕獲數(shù)據(jù)。
Microchip提供了許多其他基于SPI的外設(shè),這些外設(shè)可以組合在這樣的目標(biāo)器件中。 MCP2100 USB控制器集成了9條通用I/O線。使用基于SPI的MCP23S08 I/O端口擴(kuò)展器IC可以添加8條額外的線路。如果您想了解有關(guān)該主題的更多信息,我們?cè)谧罱?a href="http://www.asorrir.com/tags/te/" target="_blank">TechZone文章(“I/O端口擴(kuò)展器在基于MCU的設(shè)計(jì)中提供靈活性”)中提供了端口擴(kuò)展器,這些文章可在Digi-Key庫(kù)中找到。
您還可以為基于MCP2210的設(shè)備添加內(nèi)存和傳感器功能。 25LC02 SPI EEPROM集成了2k位存儲(chǔ)器。傳感器選項(xiàng)包括基于SPI的TC77溫度傳感器。 Microchip在MCP2100中集成了USB HID(人工輸入器件)級(jí)支持,并提供可以快速啟動(dòng)器件設(shè)計(jì)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)器。
選擇是你的
USB支持可以證明是所有類型的嵌入式應(yīng)用程序中的一個(gè)有價(jià)值的功能。該接口可以消除在設(shè)備中單獨(dú)包含電源的需要。您可以輕松地將USB主機(jī)功能添加到基于MCU的系統(tǒng)中?;赨SB的目標(biāo)設(shè)備可以與基于MCU的主機(jī)或PC同樣良好地工作。雖然支持MCU的MCU可能是您在面對(duì)USB設(shè)計(jì)時(shí)的首選,但專用控制器IC可能是最佳選擇,尤其是在您將舊設(shè)備改裝為USB或者您的設(shè)計(jì)需要低成本小型MCU的情況下
-
傳感器
+關(guān)注
關(guān)注
2564文章
52634瀏覽量
763972 -
轉(zhuǎn)換器
+關(guān)注
關(guān)注
27文章
8962瀏覽量
150799 -
usb
+關(guān)注
關(guān)注
60文章
8147瀏覽量
271000
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
如何使用 miniProg4 作為 USB-I2C 轉(zhuǎn)換器?
USB轉(zhuǎn)485/422轉(zhuǎn)換器拆解

AD轉(zhuǎn)換器THS1206在紅外成像系統(tǒng)中的應(yīng)用
RS232接口與USB轉(zhuǎn)換器使用指南
USB ACDC轉(zhuǎn)換器使用指南
HDMI接口轉(zhuǎn)換器的使用技巧
數(shù)模轉(zhuǎn)換器在音頻設(shè)備中的應(yīng)用
TTL轉(zhuǎn)換器的工作機(jī)制 TTL在自動(dòng)化控制中的重要性
VGA轉(zhuǎn)成USB-C的方法
usb與音頻線轉(zhuǎn)換器怎么連接
同軸轉(zhuǎn)換器為什么容易壞 同軸轉(zhuǎn)換器對(duì)音質(zhì)的影響
在現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)中啟用LED和LCD指示器應(yīng)用簡(jiǎn)介

同軸轉(zhuǎn)換器怎么用
USB連接器是什么意思
DAC8234串行輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表

評(píng)論