啥？有單片機內(nèi)建PHY之FS/HS USB OTG？ - 新唐M484單片機 簡化你的外部電路的設計

USB (Universal Serial Bus) 通用串行總線界面被廣泛應用在各式設備，從小型個人移動裝置到個人計算機或工業(yè)及消費類產(chǎn)品，可以說無所不在。USB屬于非對稱式架構，由主機 (USB Host) 控制器與多個設備 (USB Device) 以樹狀形連接在一起，數(shù)個設備可透過HUB集線器連結起來，在一個主機控制器下，最多能串接5級HUB集線器，包括HUB集線器在內(nèi)，最多可以串接127個設備。透過USB連接的外部裝置非常多樣，常見的有鍵盤、鼠標、游戲桿、打印機、掃描儀、光驅(qū)、網(wǎng)卡等，由于USB采用統(tǒng)一的標準接頭，再加上支持熱插拔 (Hot Plug) 與即插即用 (Plug and Play, PnP)，更使得USB接口大量普及于我們的生活周遭。

USB通用串行總線接口除了主機與設備外，還支持OTG (On-The-Go) 模式，USB OTG是USB 2.0規(guī)格的補充標準。使用USB OTG接口的設備，自身的角色有時可以當主機端Host，有時可以當設備端Device。在一般情況下，這些支持OTG功能的USB設備在與USB主機通訊時，依然作為USB設備使用;但在另一種場景，可由USB設備轉(zhuǎn)換為USB主機，再與其他USB設備通訊。這些USB OTG裝置可以直接連接外部USB隨身碟來讀取檔案內(nèi)容。譬如智能型手機或平板，當角色為USB設備時，可藉由計算機 (USB主機) 來讀取其內(nèi)容，也可以外接USB鍵盤、鼠標來擴充外部硬件功能。

新唐的M484系列Cortex-M4單片機可支持兩組USB 2.0 OTG FS/HS接口，同時符合USB OTG Supplement 2.0規(guī)范，支持Host-only、Device-only或者ID-dependent的功能，并內(nèi)建FS OTG PHY及HS OTG PHY，大幅簡化了外部電路的設計。

新唐提供的USB 2.0高速OTG接口支持Host、Device與OTG模式，內(nèi)含一個獨立的控制 (Control) 端點與12個可配置的端點 (Endpoint) ，可設置成Isochronous、Bulk或Interrupt傳輸類型，同時擁有DMA支持與4096 bytes專屬的SRAM buffer給12個端點使用，每次傳輸 (Transaction) 的最大數(shù)據(jù)量可達1024 bytes。

新唐的USB 2.0全速OTG接口亦支持Host、Device與OTG模式，包含12個可配置的端點 (可設置成Control、Isochronous、Bulk或Interrupt傳輸類型)，擁有1024 bytes專屬的SRAM buffer給12個端點，可支持多個復合裝置。

在USB的規(guī)格標準中，定義了兩種接口設備的使用：(1)單機裝置，如：鼠標;(2)復合式裝置，如：共享一個USB通訊端口的數(shù)字照像機和音頻處理器。每一個接口設備都具有端點地址。

通常一個USB主機僅呈現(xiàn)一個單一功能的USB裝置，一個功能會 (Function) 占用一個USB纜線 (Cable) 和USB埠 (Port)，如：鼠標、鍵盤、RS-232或移動儲存裝置等。但為了同時使用多個功能時，就需要許多的USB纜線和USB埠，因此，采用復合裝置就可以透過多個「端點」的使用，在僅有的一條纜線和一個USB端口實現(xiàn)多個功能，譬如帶觸摸板的鍵盤，或者是多路Virtual COM。

USB設備定義許多不同的類別 (Classification)，常見的類別有：USB通訊裝置類別 (CDC)、人性化接口裝置類別 (HID)、大容量儲存裝置類別 (MSC)，以及USB音頻裝置類別 (Audio)，使用多個類別功能組合成一個單一的USB埠被稱為復合裝置，例如：鍵盤搭配鼠標、USB隨身碟和USB轉(zhuǎn)RS232。

復合裝置可以涵蓋多項功能，但其接口描述元 (Interface Descriptor) 必須小心使用。如果復合裝置中有單一功能對應多個接口的類別就必須額外使用接口關聯(lián)描述元 (Interface Association Descriptor, IAD)，讓設備中的不同接口與其相同功能建立關聯(lián)。

新唐M484提供多種復合裝置范例，包含非多重接口功能的復合裝置，如HID Mouse + HID Keyboard，與多重接口功能的復合裝置，如Virtual COM + HID Transfer，讓用戶能夠過這些范例快速建立起USB之間的通訊。

以單片機中的USB應用角色而言，可廣泛使用于USB相關的應用與產(chǎn)品的，包含但不僅限于USB UAC 1.0/2.0耳機或喇叭、USB電競鼠標鍵盤、指紋識別隨身碟、虛擬現(xiàn)實VR裝置、通訊接口轉(zhuǎn)換等，兩組USB更可同時分別處于不同角色定義，譬如USB Host + USB Host或USB Host + USB Device。

使用新唐M484系列雙USB 2.0 OTG單片機，各類USB應用在開發(fā)時USB內(nèi)部資源不足的問題將輕松獲得解決。

作者：新唐科技股份有限公司 單片機營銷應用處 鄭乃文技術經(jīng)理