嵌入式系統(tǒng)完整的單芯片USB解決方案

USB技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從最初應(yīng)用為一種連接外設(shè)和PC的方法經(jīng)過了長(zhǎng)足的發(fā)展。USB標(biāo)準(zhǔn)的靈活性和適應(yīng)性，加上目前流行的基于USB的存儲(chǔ)設(shè)備和音樂播放器，激發(fā)了許多不是基于PC的嵌入式系統(tǒng)紛紛采用USB。現(xiàn)在，從電視機(jī)和機(jī)頂盒等家庭娛樂設(shè)備，到智能儀器、機(jī)器控制器、數(shù)碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)和手持終端等工業(yè)應(yīng)用，各種嵌入式應(yīng)用都正在引入U(xiǎn)SB主機(jī)接口以提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/傳輸，媒體錄音重放以及其他接口能力。

當(dāng)把USB連接引入到一個(gè)現(xiàn)有的嵌入式應(yīng)用的時(shí)候，對(duì)于如何升級(jí)設(shè)計(jì)者現(xiàn)有的設(shè)計(jì)以支持USB，有多種選擇。一個(gè)選擇就是用一個(gè)具有內(nèi)部USB協(xié)議處理能力的設(shè)備替代它們現(xiàn)有的處理設(shè)備(CPU或微控制器)。這時(shí)用戶通常需要重新設(shè)計(jì)他們的硬件和軟件的核心部分以支持新的處理器。尤其是如果需要USB主機(jī)能力，則需要新的軟件設(shè)備驅(qū)動(dòng)和服務(wù)來(lái)處理設(shè)備枚舉之類的功能，支持不同的USB設(shè)備類和傳輸模式。對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品作這樣的重要變化，經(jīng)常是非常耗時(shí)并且代價(jià)不菲的。

FTDI Vinculum-II (VNC2)模塊圖。

另一種方法是使用一種現(xiàn)成的USB芯片方案，如Vinculum-II(VNC2)。Vinculum 是FTDI的嵌入式USB主/從控制器系列的名稱。最新發(fā)布的第二代芯片 VNC2是針對(duì)在嵌入式應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)USB功能時(shí)的許多關(guān)鍵問題而設(shè)計(jì)，并提供完整的單芯片USB解決方案。這款芯片的特點(diǎn)是有兩個(gè)獨(dú)立的可配置的USB 主/從接口，一個(gè)用戶可編程處理器核，具有多種靈活的接口以支持輕松集成到一個(gè)現(xiàn)有的嵌入式設(shè)計(jì)中。使用這種方案的好處在于設(shè)計(jì)者能夠重用其現(xiàn)有設(shè)計(jì)的核心部分，用最小的開發(fā)成本和最快的上市時(shí)間支持增強(qiáng)的產(chǎn)品特征。

進(jìn)一步觀察VNC2的性能，該芯片有2個(gè)獨(dú)立的USB 2.0接口，提供USB主控端或從控端的連接，具有一個(gè)16位哈弗結(jié)構(gòu)CPU核，16K字節(jié)的SRAM存儲(chǔ)器和258K字節(jié)的FLASH用于編程和固件存儲(chǔ)。由兩個(gè)嵌入式的USB主/從控制器以最小的內(nèi)部CPU負(fù)荷實(shí)現(xiàn)完整的USB協(xié)議處理。這樣解放了CPU核，使它可用于用戶處理功能?？刂破髦С?個(gè)主要的USB傳輸類型(控制、批處理、中斷和同步)，因此可以支持廣泛的USB應(yīng)用。

除了USB接口，VNC2還支持一系列靈活的接口，使之能夠輕松的連接到其他的處理設(shè)備和外設(shè)。所支持的接口包括一個(gè)串行UART接口，用來(lái)連接到其它CPU或微控制器，一個(gè)高速FIFO接口，可用于比如一個(gè)ASIC或PLD(可編程邏輯器件)、SPI(串行外設(shè)接口)主從端口、以及8個(gè)PWM(脈沖寬度調(diào)制)通道之間傳輸數(shù)據(jù)以支持相關(guān)電路的控制。圖2為一個(gè)VNC2所提供的靈活連接的例子的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

圖2：帶有通訊功能的MP3/媒體播放器接口設(shè)計(jì)。

圖2描述的應(yīng)用是使用FTDI VNC2設(shè)備以對(duì)現(xiàn)有處理單元的最小的負(fù)荷提供MP3和視頻播放以及與現(xiàn)有應(yīng)用的通訊功能。