ISP1362 USB OTG控制芯片及其應(yīng)用

１ 引言

USB已在PC及筆記本電腦中得到了廣泛的應(yīng)用，它們起到了集線器的作用，用以連接數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)等各種外設(shè)，但目前大部分設(shè)備還不能實(shí)現(xiàn)彼此之間的直接通信。

新的USB On-The-Go標(biāo)準(zhǔn)正是針對這一情況而推出的，它將最終結(jié)束用電腦作為各種電子設(shè)備連接紐帶的時(shí)代，借助USB On-The-Go，外設(shè)既可作為主機(jī)，也可作為從機(jī)，彼此之間能夠互相通信，并可根據(jù)實(shí)際情況協(xié)商確定哪個(gè)設(shè)備作為主機(jī)。


２ Isp１３６２的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

飛利浦Isp１３６２由OTG控制器、主機(jī)控制器、外設(shè)控制器、USB收發(fā)器、OTG收發(fā)器和緩存器等組成，通過內(nèi)部集成的總線接口可與cpu相連，Isp１３６２的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１所示。

OTG控制器模塊用于提供OTG要求的所有控制、監(jiān)控及交換功能。它還支持OTG supplement １．０標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有功能。

若以O(shè)TG模式進(jìn)行配置，Isp１３６２既可用作主機(jī)，也可用作外設(shè)，并支持主機(jī)與外設(shè)之間角色轉(zhuǎn)換的主機(jī)通信協(xié)議hnp（host negotIatIon protocol）和兩種模式下的對話請求協(xié)議srp（sessIon request proto-col）。Isp１３６２作為主機(jī)使用時(shí)，能夠關(guān)閉vbus以響應(yīng)srp，而作為外設(shè)使用時(shí)，能夠啟動(dòng)srp以喚醒主機(jī)。一套OTG寄存器提供的控制及狀態(tài)監(jiān)控功能可以用來支持hnp及srp軟件。

Isp１３６２支持內(nèi)置電源供電及外部電源供電兩種模式。對于較低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)，可用內(nèi)部集成的電荷泵激勵(lì)器。而如果應(yīng)用系統(tǒng)的功耗較高，則要用外部電源供電。

作為外設(shè)控制器時(shí)，Isp１３６２支持兩個(gè)控制端點(diǎn)，還能以全速及低速將多達(dá)１４個(gè)端點(diǎn)編程為任何四種傳輸類型。

除了通用的USB收發(fā)器，Isp１３６２還集成了計(jì)時(shí)器及全OTG功能所需要的模擬元件。一個(gè)１２mhｚ～４８mhｚ的鎖相環(huán)?pll　使得采用低成本的１２mhｚ晶振成為可能，同時(shí)由于采用了低頻率運(yùn)作模式，也降低了emI。

Isp１３６２還內(nèi)置了一個(gè)用于非OTG配置（僅限于主機(jī)及外設(shè)）的過流保護(hù)電路。當(dāng)Isp１３６２用作主機(jī)時(shí)，一個(gè)片內(nèi)的３．３v到５v電荷激勵(lì)器可調(diào)整支持大量外設(shè)所要求的輸出電流。此外，Isp１３６２還提供兩個(gè)USB端口。端口１可進(jìn)行軟件配置，并可用作下行、上行或OTG端口。作為OTG端口，端口１可在主機(jī)或外設(shè)模式下工作，并可通過hnp或布線變化來動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換角色。端口２只用作下行傳輸。

３ Isp１３６２的引腳功能

圖２是lqfp封裝的Isp１３６２bd的引腳排列，其主要引腳功能如下：

d０～d１５：連接到Isp１３６２內(nèi)部寄存器和緩沖存儲器的１６比特?cái)?shù)據(jù)總線。

rd(引腳２０）：讀信號線。低電平時(shí)表示hc／dc驅(qū)動(dòng)器需要讀相應(yīng)的緩沖存儲器和寄存器。

cs（引腳２１）：片選信號，低電平有效。用于控制hc／dc驅(qū)動(dòng)器訪問對應(yīng)的緩沖存儲器和寄存器。

wr（引腳２２）：寫信號線。低電平時(shí)表示hc／dc驅(qū)動(dòng)器需要寫數(shù)據(jù)到相應(yīng)的緩沖存儲器和寄存器。

test０（引腳２３）：輸入輸出測試。

dreq１（引腳２４）：dma請求輸出。當(dāng)它有效時(shí)，通知dma控制器hc正在請求數(shù)據(jù)傳送。

dreq２（引腳２５）：dma請求輸出。當(dāng)它有效時(shí)，通知dma控制器dc正在請求數(shù)據(jù)傳送。

dack１（引腳２８）：dma確認(rèn)輸入。表明來自hc的dma傳輸請求已經(jīng)被dma控制器確認(rèn)。

dack２（引腳２９）：dma確認(rèn)輸入。表明來自dc的dma傳輸請求已經(jīng)被dma控制器確認(rèn)。

Int１和Int２（引腳３０，３１）：連接到外部微處理器的Irq引腳，使Isp１３６２執(zhí)行中斷服務(wù)程序（Isrs）。

reset（引腳３２）：復(fù)位輸入。

圖3

h suspend（引腳３３）：該引腳為高電平時(shí)，主機(jī)控制器處于“掛起”狀態(tài)，為低電平時(shí)，喚醒主機(jī)控制器。

d suspend（引腳３４）：該引腳電平為高時(shí)，設(shè)備控制器處于“掛起”狀態(tài)，電平為低時(shí)，喚醒設(shè)備控制器。

h－psw１（引腳３５）：和外部pmos開關(guān)相連。當(dāng)引腳電平為低時(shí)，打開pmos開關(guān)以為vbus提供下行端口；引腳電平為高時(shí)，關(guān)閉pmos開關(guān)。

clkout（引腳３８）：可編程時(shí)鐘輸出。默認(rèn)時(shí)鐘頻率為１２mhｚ，變化范圍為３mhｚ～４８mhｚ。

a０（引腳６１）：用于決定控制器處于命令狀態(tài)還是數(shù)據(jù)狀態(tài)；

a１（引腳６２）：用于決定控制器工作于主機(jī)還是設(shè)備控制模式：０ 表示處于主機(jī)控制（hc）模式；１表示處于設(shè)備控制（dc）模式。

４　應(yīng)用舉例

下面以Isp１３６２開發(fā)的USB主機(jī)為例詳細(xì)說明Isp１３６２的應(yīng)用。該設(shè)計(jì)所采用硬件平臺是mo-torola mcf５２４９c３實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，以它作為母板，為USB主機(jī)開發(fā)提供rs２３２、bdm接口，并提供８m的sdram及２m的flash rom的編程調(diào)試資源。該設(shè)計(jì)采用的軟件平臺是metrowerks codewarrIor，通過對mcf５２４９編程實(shí)現(xiàn)對Isp１３６２的控制，從而完成USB主機(jī)功能。

４．１ 硬件連接原理圖

圖３所示為Isp１３６２控制芯片與mcf５２４９的硬件連接電路原理圖。

４．２ USB主機(jī)軟件流程

整個(gè)USB主機(jī)軟件流程如圖４所示，軟件部分主要包括USB主機(jī)和USB外設(shè)功能模塊。它們既可相互獨(dú)立，又可相互調(diào)用，共同完成USB主機(jī)的功能。

４．３ mcf５２４９和Isp１３６２底層通信的實(shí)現(xiàn)

這是整個(gè)USB體系軟件的根基，包括了mcf５２４９對Isp１３６２的讀、寫、設(shè)定地址等操作，主要通過mcf５２４９訪問Isp１３６２的控制寄存器來完成。Isp１３６２的寄存器結(jié)構(gòu)是命令—數(shù)據(jù)寄存器對結(jié)構(gòu)，一個(gè)完整的寄存器訪問周期需要在一個(gè)命令階段后緊跟一個(gè)數(shù)據(jù)階段。命令階段用來告知Isp１３６２將在數(shù)據(jù)階段訪問它的寄存器。在微處理器的１６位數(shù)據(jù)總線上，命令階段占低字節(jié)，高位填零。下面是讀３２位寄存器的程序代碼：

unsIgned long read_reg３２(unsIgned char reg_no)

{

unsIgned Int result_l,result_h;

unsIgned long result;

outport(hc_com, reg_no); ／／命令階段

result_l＝Inport(hc_data); ／／數(shù)據(jù)階段

result_h＝Inport(hc_data); ／／數(shù)據(jù)階段

result ＝ result_h;

result ＝ result＜＜１６;

result ＝ result＋result_l;

return(result);

}

４．４ 主機(jī)功能實(shí)現(xiàn)

整個(gè)程序通過中斷調(diào)度來完成主機(jī)功能。USB總線在工作的時(shí)候，系統(tǒng)仍然按照特定的時(shí)序和協(xié)議規(guī)范運(yùn)行。如系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線上的電平變化檢測到USB設(shè)備的接入與移出，接著主機(jī)和外設(shè)就按照事先約定的順序執(zhí)行一系列的信息交換, 即：主機(jī)重啟外設(shè)→主機(jī)給外設(shè)供電→外設(shè)通過缺省的地址０與主機(jī)通訊→主機(jī)給外設(shè)分配地址→主機(jī)請求外設(shè)的一系列功能和設(shè)備描述符。因此, 在c 語言中, 通過順序的編程和中斷的調(diào)度,就可以完成主機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)的USB活動(dòng)。

５　結(jié)束語

借助Isp１３６２，開發(fā)商可制造兼容OTG的雙功能產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)通信，其中的Isp１３６２不僅可作為主機(jī)或傳統(tǒng)外設(shè)使用，還可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)轉(zhuǎn)換主機(jī)／外設(shè)角色。Isp１３６２的低功耗特性使其成為小型手持設(shè)備如個(gè)人數(shù)字助理（pda）、數(shù)碼相機(jī)、mp３播放器及移動(dòng)電話等的理想選擇，能滿足此類產(chǎn)品對電池使用壽命、產(chǎn)品尺寸的嚴(yán)格要求。