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設計通用串行總線協議接口時的六個關鍵問題

發布時間：2020-09-02 責任編輯：wenwei

【導讀】設(she)計(ji)一(yi)個(ge)使(shi)用(yong)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)係(xi)統(tong)有(you)時(shi)是(shi)十(shi)分(fen)困(kun)難(nan)的(de)，尤(you)其(qi)是(shi)當(dang)可(ke)供(gong)選(xuan)擇(ze)的(de)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)十(shi)分(fen)繁(fan)多(duo)的(de)時(shi)候(hou)。。雖(sui)然(ran)很(hen)多(duo)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)都(dou)是(shi)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)，但(dan)其(qi)中(zhong)有(you)一(yi)個(ge)協(xie)議(yi)特(te)別(bie)受(shou)歡(huan)迎(ying)，那(na)就(jiu)是(shi)USB協議。它通常和遊戲、汽車音響主機、PC和筆記本電腦應用聯係在一起。由於支持多種類型的數據傳輸和高功率充電，USB協議已成為一種更通用的高速數據協議、接口和電纜規範。圖1展示了USB自1998年發布以來的發展曆程。

設計通用串行總線協議接口時的六個關鍵問題

圖1：USB協議的發展曆程——2019年發布USB 4.0

為了讓您了解USB協議是否適合您的係統並滿足您的高速接口需求，我們為您列出了設計師通常需要考慮的六個關鍵問題:

1：您的CPU或MCU的接口功能是什麼？

當使用USB時，首先需要考慮中央處理器（CPU）或微控製器（MCU）的接口能力，因為該器件是您設計中高速數據傳輸的基礎。如果您發現需要將數據從CPU或MCU傳輸到連接的外圍設備，且數據傳輸速率大於10 Mbps，USB則是一個很好的選擇。

2：當接口的數據鏈路缺乏可靠性時，您如何遠距離傳輸數據？

USB可以通過現有的集成電路解決方案取代這種連接，從而擴展接口的通信能力。USB轉接驅動器有助於在遠距離傳輸時保持信號完整性。像TUSB216（USB 2.0）和TUSB1002A（USB 3.0）這樣的器件具有特定於USB協議的功能，可以簡化USB中轉接驅動器的實現。

3：如果您的MCU或CPU隻有一個USB接口實例怎麼辦？

USB包括一種稱為USB集線器的器件，它可以輕鬆地將一個端口轉換為多個端口。TUSB4041I、TUSB8041A和TUSB8042A等四端口高速USB集線器有助於增加可同時使用的設備數量。

4：如果您的CPU或MCU接口的接口選項有限怎麼辦？

USB解決方案已經取得進展，可以轉換到其他接口，如通用異步收發器(UART)或串行高級技術附件(SATA)。USB橋接器可支持USB到UART和SATA的轉換。如果您的MCU或CPU沒有連接到UART或SATA的接口，或者對於普通的UART或SATA接口來說傳輸距離太遠，請考慮使用像TUSB3410和TUSB9261這樣的USB橋接器。

5：所有的USB連接都需要外部連接嗎？

雖然在消費電子產品中到處都可以看到外部USB端口，但USB連接並不一定要在外部。如果您選擇的MCU或CPU具有USB功能，也可以考慮使用USB與係統中其他MCU或CPU進行嵌入式連接。USB有內置的數據編碼，能夠減少電磁幹擾和鏈路電源管理以實現高功效。USB還為有許多低級驅動程序的客戶軟件增加了靈活性。

6：如果您需要的靈活性比標準USB連接能提供的高怎麼辦？

USB Type-C®協議的出現大大提高了USB的靈活性。USB Type-C可以創建充當USB主機或USB設備的外圍設備，從而使係統能夠以多種方式對不同類型的連接做出反應。USB Type-C有源多路複用器還可以確保接口配置正確，同時提供符合USB規範的信號完整性。

TUSB542和TUSB1042I等有源多路複用器應在您的標準Type-C設計中使用。USB Type-C還有利於在同一個接口上傳輸多種類型的高速數據，如DisplayPort、高清多媒體接口、UART和其他視頻或自定義接口。TUSB1146和TUSB1064對於係統啟用其交替模式功能至關重要。

有關USB協議和USB實現的技術細節，請查看下麵的資源。如果您遇到USB技術問題，並且需要幫助，以為您的係統選擇合適的產品，可在TI E2ETM接口論壇上發帖交流。

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