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TB-064

TB-064. 第六章. USB 晶片組總覽. 6-1 USB 晶片組的簡介 6-2 　主機端 USB 主控制器晶片組 6-3 USB 集線器晶片組 6-4 USB 收發器 6-5 　特定介面之橋接晶片組 6-6 USB 主 / 從介面晶片組 6-7 　具備 USB 單元的微處理機 6-8 USB OTG 晶片組 6-9 USB 晶片的選擇與評估. 6-1. USB 晶片組的簡介. 主機端 USB 主控制器晶片組 集線器晶片組

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  1. TB-064

  2. 第六章 USB 晶片組總覽 • 6-1USB 晶片組的簡介 • 6-2　主機端 USB 主控制器晶片組 • 6-3USB 集線器晶片組 • 6-4USB 收發器 • 6-5　特定介面之橋接晶片組 • 6-6USB 主/從介面晶片組 • 6-7　具備 USB 單元的微處理機 • 6-8USB OTG 晶片組 • 6-9USB 晶片的選擇與評估

  3. 6-1 USB 晶片組的簡介 • 主機端 USB 主控制器晶片組 • 集線器晶片組 • 特定介面之橋接晶片組，如 USB 轉 RS-232 或是USB 轉 ATA/ATAPI 等 • USB 收發器 • USB 主/從介面晶片組 • 內含 USB 單元的微處理機（MPU） • USB OTG 晶片組。

  4. 6-2 主機端 USB 主控制器晶片組 USB 主控制器晶片組負責實現 PC 主機和 USB 裝置之間的實體資料傳輸，是構成 USB 主機的必需零件。Intel 公司在 1996 年 2 月首次推出了支援 USB 1.0 功能的 440Hx 和 440Vx PCI 晶片組，其實現 USB 主控制器介面的模組為 82371SB。此晶片組表示了 USB 主控制器晶片的正式誕生，但其是整合在 PCI 控制器中的。 世界上第一個單晶片型的 USB 2.0 主控制器晶片組是2001 年 6 月 NEC 公司發布的μPD720100，它具有 5 個 USB 埠，並支援 PCI 匯流排。

  5. 6-3 USB 集線器晶片組 USB 集線器晶片組負責將一個 USB 上游埠轉化為多個下游埠，它是構成 USB 集線器的必需零件。有一些集線器晶片提供了驅動周邊電路的 I/O 埠，可構成 USB複合式裝置，世界第一顆巨量 USB 2.0 集線器晶片是NEC 公司發布的μPD720110，它支援 4個下游埠。 集線器晶片組的應用上，有的是單獨集線器設計，有些應用在複合式裝置的設計上。例如，CY7C66013C 與 CY7C66113 C 即是應用在複合式裝置上，其具備用來與 USB 集線器整合之用的一個全速USB微控制。因此，每一個裝置能夠很方便地整合集線器的周邊功能。

  6. 6-4 USB 收發器 ULPI 標準制定團隊是由 USB 業界領導廠商組成，成員包括 Conexant、Mentor Graphics、NXP、SMSC 和TransDimension 等公司。ULPI 規範是免授權金的，其最終版本 1.1 的 ULPI 規範可以從其網站（www. ulpi.org）下載取得。而目前一些 USB 晶片組製造商亦遵循此協定的規範，推出符合 ULPI 規格的 USB 收發器。因此，收發器部分就可以區分為低速/全速收發器、高速 UTMI 或 ULPI 等部分來分類。

  7. 6-5 特定介面之橋接晶片組 6-5-1UART 轉 USB 橋接器 CP2102/CP2103（Silicon Laboratories） FT232R，FT2232，FT232BM，FT232BL & FT232BQ（FTDI） PL-2303（Prolific） 6858，USB to RS232 Bridge Controller（OTi） TUSB3410，RS232/IrDA Serial-to-USB Converter（TI）

  8. 6-5-2IDE 轉 USB 橋接器 　威盛，VIA 　TI 　旺玖，Prolific 　NEC 　世紀民生，Myson Century 　揚智科技，ALi 　Cypress 　OTi 　創惟科技，Genesys Logic

  9. 6-6 USB 主/從介面晶片組 所謂的 USB 介面晶片組，即是僅包含 USB 串列介面引擎（SIE）、FIFO 記憶體、收發器以及電壓調整器等功能的晶片組。 6-6-1USB 主機控制器晶片組

  10. 6-6-2USB 從裝置晶片組

  11. 6-7 具備 USB 單元的微處理機 這是一種專為針對某種特殊目的所發展的專用 USB 微處理機。而一般 USB 微處理機內包含泛用型的 CPU 或 MPU。 USB 微處理機負責實現周邊裝置和 USB 主機間的實體資料傳輸，是構成 USB 周邊裝置的必需零件。而根據其所支援的傳輸速率，可以分為低速裝置晶片組、全速裝置晶片組和高速裝置晶片組。 通常這些 USB 晶片都含有多個驅動周邊電路的 I/O 埠，以實現 USB 周邊裝置的特殊功能。

  12. Cypress 低速裝置晶片組

  13. Cypress 全速裝置晶片組

  14. Cypress 高速裝置晶片組 USB 2.0 將 PC 周邊的速度拉到 480Mbps，比原來 USB 1.1 還要快上40 倍。USB 2.0 是向上與向下相容 USB 1.1 技術，可以讓消費者使用原先已經擁有的 USB 1.1 裝置。而在 USB 2.0 規格上，Cypress 是提供第一顆 USB 2.0 晶片組，也是最完整的解決方案。不僅具備低單價的 USB 2.0 收發器，也針對大多數的應用方式，提出具體實現功能。 EZ-USB FX2LP：針對匯流排供電的周邊裝置，所設計的低功率 （匯流排供電）可程式化 MCU，並與 EZ-USB FX2 pin-for-pin 相 容。 EZ-USB SX2：具備智慧型串列介面引擎（SIE）可自動處理低階的 USB 協定，並縮短 USB 學習時間。 EZ-USB TX2：高速 UTMI 相容的收發器。

  15. CY7C68013/4/5/6A -EZ-USB FX2LP • 增強型 8051 控制器，可以執行 12、24 或 48MHz 的頻率。 • 具備 96 Mbytes 突發資料傳輸率的能力。 • 具有 7 個高達為 512 Bytes 巨量端點以及高達 1024 Bytes 等時端點大小。 • 8 KBytes RAM。 • 56-pins SSOP、100-pins TQFP 以及 128-pins TQFP 包裝。

  16. CY7C68001-EZ-USB SX2 • USB SIE 從裝置。 • 支援高速（480 Mbps）或是全速（12 Mbps）。 • 8/16-bits 資料匯流排。 • 5 個端點，最大可達 512 Bytes 的巨量端點及 1024 Bytes 的等時端點。 • 4KByte FIFO。 • I2C 匯流排主控制器（100KHz 或 400KHz）。 • 3.3V 操作電壓，24MHz 外部震盪頻率。 • 外部處理器能夠控制 I2C 主裝置。 • 使用 56-pins SSOP 包裝。

  17. 6-8 USB OTG 晶片組 NXP  ISP1362：USB OTG 雙角色主機／周邊控制器 ISP1761：高速 OTG 控制器 Cypress  EZ-OTGTM：CY7C67200，具備 4-port 的嵌入式主/從控 制器的微處理器。 EZ-HostTM：CY7C67300，具備 2-port USB OTG控制器的 微處理器。 MicroChip：PIC24F 系列、PIC32 系列 Atmel：AT90USB 微控制器系列 CHESEN，巨盛電子：CSC3700 系列單晶片

  18. 6-9 USB 晶片的選擇與評估 1.首先決定所要開發產品的特性為何？ 2.決定何種傳輸速度可以符合需求？ 3.對資料傳輸時間的要求？ 4.是否需要非同步傳輸？ 5.是否需要每隔多少 ms 傳輸一次？ 6.裝置是否為自我供電或匯流排供電？ 7.電源控制上是否需要中止模式？ 8.裝置是否符合標準的群組？何種群組？ 9.哪一種 USB 晶片組符合所有的需求？

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