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嵌入式应用的 USB 3.0 链路共享

原理图

图 8 显示了如何将共享链路信号连接到 DS USB 2.0 设备和嵌入式超高速设备。

图 8共享链路端口的 USB 数据线连接(来源:赛普拉斯)

图 8 显示有 8 个 USB 通信引脚

· 4 个引脚(SSTX +,SSTX-,SSRX + 和 SSRX-)用于超高速通信和 1 个控制电源开关的 VBUS 引脚

· 2 个引脚(D + 和 D-)用于 USB 2.0 通信和 1 个控制电源开关的 VBUS 引脚

HX3 控制器的 4 个超高速信号连接到嵌入式超高速设备的超高速引脚,而连接到嵌入式超高速设备的 USB 2.0 引脚保持断开。共享链路端口的 USB 2.0 端口连接与标准的 USB 2.0 端口相同。

Hx3 控制器中的共享链路端口配有以下相关引脚:

USB 2.0 标准端口引脚

· 用于 USB 2.0 数据传输的 D+ 和 D- 线

· 负责控制 DSx_PWREN 信号(如图 9 所示)

DSX_OVRCURR 用作 Hx3 控制器的过电流指示(图 8 中未示出)

· 嵌入式超高速引脚

· 用于超高速数据传输的 SSRX +、SSRX-、SSTX+ 和 SSTX- 引脚。

· VBUS 负责控制 DSx_VBUSEN_SS 信号(如图 9 所示)

如图 8 所示,USB 2.0 数据线(D+ 和 D-)连接到可可插拔的 USB 2.0 端口连接器引脚,而超高速线路与嵌入式设备的超高速线路相连接。根据 USB 规范,每个可移动的 DS 端口必须在 VBUS 引脚上具有 120μF 的最小电容,从而在最大负载条件下保持稳定的电压。这就是为什么 需要150uF 大容量电容器连接到 VBUS_DS2 线路,而嵌入式超高速端口的 VBUS 引脚不需要大容量电容。

USB 连接器屏蔽(SHD1 和 SHD2)应通过RC 电路并联接地,以降低电磁干扰,如图 8 所。

图 9共享链路中的 DS 端口 VBSU 控制(来源:赛普拉斯)

共享链路模式需要对可插拔 USB 2.0 设备和嵌入式超高速设备进行单独的 VBUS 控制。图 9 显示了如何实现 VBUS 控制。

为了确保嵌入式超高速设备不会倒回 USB 2.0 速度操作,需要加设一个外部电源开关。该开关由 HX3 控制,能够产生 DSx_VBUSEN_SL 输出信号。该信号控制嵌入式设备的 VBUS。

DSx_PWREN 是 HX3 控制器生成的另一个输出信号,能够控制可插拔 USB 2.0 设备的 VBUS。例如,发生过流时,DSx_PWREN 可以关闭端口电源。DSx_OVRCURR 引脚(图 9 中未示出)用于指示可移动端口的过流状态。对于嵌入式超高速端口该引脚是不需要的,因为此引脚已永久连接在嵌入式超高速端口内部。

CY4613 是基于 CYUSB3326 元件的赛普拉斯共享链路开发套件。

注意:如有需要,开发人员可以禁用链路共享,默认配置已开启链路共享,需要更改 EEPROM 配置参数,使用Blaster plus 配置实用程序对已作修改的配置进行编程。赛普拉斯为设计师提供 Blaster plus配置实用程序 Windows GUI 工具,可通过个人电脑的 USB 接口将配置下载到 EEPROM。请参考KBA91657说明书以下载 HX3 控制器固件。关于 HX 3 控制器的更多功能,请参阅HX3 Blaster Plus 用户指南。

共享链路可以减少元件数量并减小印制电路板面积,从而减低物料成本。例如,表 1 比较了共享链路扩展坞设计和使用了 2 个集线器控制器的传统扩展坞的设计中使用的组件。与传统扩展坞设计相比,基于共享链路的扩展坞设计可以节省 28 个组件。安装组件所需的空间也相应地减少了。

表 1 共享链路扩展坞和传统扩展坞的比较(来源:赛普拉斯)

Gayathri Vasudevan 是赛普拉斯半导体公司班加罗尔地区的高级应用工程师。Gayathri 负责为客户设计有线 USB 产品,开发下一代产品的规格参数,并为新产品制作解决方案演示,应用笔记和其他备忘录。Gayathri 有电子与通信工程学士学位。

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