usb控制器芯片按功能分类的特性比较

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1、USB控制器芯片按功能分类的特性比较

2、第1摘要：当前，越来越多的USB接口技术应用到嵌入式系统的设计中。本文试图从工程角度对新型有代表性的USB控制器芯片性能进行比较，讨论选择USB芯片应该考虑的因素，并对其发展进行了展望。引言通用串行总线USB是以主机为中心的分层星型总线拓扑结构实现与外设的连接，软件比较复杂，对功率要求也比较高，所以在推出后的一段时期内，USB在基于PC的系统中得到了广泛应用，而在嵌入式系统中应用不多。在2000年USB2.0规范将速度从12Mbps提高到480Mbps，2001年USBOTG补充规范使

3、外部设备可以摆脱PC机，实现在任何两台设备之间直接通信。USB经过这两次升级，出现了越来越多的带USB接口的廉价外设，驱动嵌入式系统工程师把USB接口技术应用到嵌入式系统的设计中。这种需求也促进了USB控制器芯片的研发，给开发者提供了更多的选择。仅在最近两年内，就有几十种新型的USB控制器芯片被推出。然而这又给选择带来举棋不定，不同的USB控制器芯片有不同的性能和特点，以下对一些典型的USB控制器芯片进行分析和比较，供选择时决策参考。几款新型USB控制器芯片的特性比较从芯片的构架来划分，市面上所有的USB控制器芯片可以分为

4、不需要外接微处理器的和需要外接微处理器的两类芯片。不需要外接微处理器的芯片又可以分为USB接口专用芯片和嵌入通用微控制器内核的芯片。USB接口专用芯片内部装有特定指令集的微控制器，如Cypress公司的USBM8系列和enCoReUSB系列芯片。它们所能实现的功能有限，但是因为具有专门为USB应用优化的指令集，所以实现USB通信非常方便。内嵌通用微控制器的USB控制芯片，一般是在通用微控制器的基础上扩展了USB功能，其优点是开发者熟悉这些通用微控制器的结构和指令集，相关资料丰富，易于进行开发。如Cypress基于8051的

5、EZ-USB系列，Microchip基于PIC的16C7x5，Motorola基于68HC08系列的68HC08JB8，Atmel基于AVR的AT76C711等USB控制芯片。需要外接微控制器的芯片，只处理与USB相关的通信工作，而且必须由外部微控制器对其控制才能正常工作，这些芯片必须提供一个串行或并行的数据总线与微控制器进行连接。此外，还需要一个中断引脚，当数据收到或发送完，这个中断引脚会向微控制器发出中断请求信号。其优点是芯片价格便宜，而且便于用户使用自己熟悉的微控制器进行开发。总之，USB芯片是一种集成了USB协议的

6、微处理器，它能自动对各种USB事件做出响应，以处理USB总线上的数据传输。USB芯片按功能可以分为USB主控制器芯片、USB集线器芯片和USB功能设备芯片三大类。在对USB控制器芯片性能进行分析时，主要研究数据传输速度、功耗、电源、程序/数据存储器容量、封装以及何种USB规范等通用的技术指标。另外，针对不同的功能类型，还会有不同的要求。下面将对最新有代表性的USB控制芯片进行特性比较。USB主控制器芯片USB主控制器芯片负责实现主机与USB设备之间的物理数据传输，它是构成USB主机不可或缺的核心部件。另外，虽然有的芯片是主

7、机/设备控制器芯片，但是一般只将其作为主机控制器芯片使用，如SL811HS。所以，本部分讨论的芯片包括USB主机芯片，OTGUSB芯片和USB主机/设备芯片，不进行特别的区分。我们选取TDI公司的TD242LP芯片，Philips公司的ISP1761和Cypress公司的CY7C67200进行比较分析。这三款芯片都是USBOTG主机/设备控制器。表1是典型USB主控制器芯片特性的比较。USB集线器芯片USB集线器芯片负责将一个USB上行端口转化为多个下行端口，它是构成USB集线器不可或缺的核心部件。它所需要关心的性能指标与

8、USB主机的要求不完全相同，支持的下行端口的数目是一个很重要的指标。我们选取Cypress公司的CY7C66113，AlcorMicro公司的AU9254A21和Philips公司的ISP1251进行比较分析。典型USB集线器芯片的特性如表2所示。USB功能设备芯片USB功能设备芯片是负责实现功能设备与USB主机之间的物理数据传输的必须部件。通常这些USB芯片都含有多个驱动外围电路的I/O口，以实现USB设备的特殊功能。在这里，我们只考虑单一功能的USB设备芯片，不考虑OTGUSB和主机/设备USB芯片。我们选取Cypre

9、ss公司的CY7C68013a，NetChip公司的Net2280和Philips公司的ISP1583进行比较分析。典型USB功能设备芯片特性如表3所示。以上三种芯片的I/O接口各有自己的特点，但是都满足USB的高速和全速传输的速率要求以及传输类型的需要，可以根据不同工程要求，选择合适的芯片。通过对上述