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Microchip小百科:USB 3.1 智能集线器特色与应用

  • 周维棻

读者们看到标题一定会立刻浮现一串问号──集线器不就是集线器吗,加上「智能」会有什么智能和特异功能呢?如同大众的一般认知,USB集线器就是在USB主控制器(Host)数量不足时用来扩充的装置,要如何「智能」呢?

如下图一所示,以Microchip USB5734 USB 3.1 智能集线器为范例,不仅能提供USB界面作为扩充连接USB装置之用,还内建微控制器以支持USB桥接器的功能,由USB主控器利用Setup封包与非USB装置通讯或进行界面控制,例如透过UART界面将图象与文字示列在屏幕上,又或者透过I2C界面与屏幕触控控制元件通讯。系统设计者可从Microchip官方网站下载软件开发包,利用内含的可执行范例程序原始码,方便快速的开发出具有个别特色的自有使用者界面工具程序,扩展并实践高度集成的系统设计,降低整体设计成本并提高产品的附加价值。

说到此处,或许有读者会说:「这算什么智能,市面上有很多类似的产品啊!」没错,如果这样就算「智能」,那未免有些滥用了这个词汇。Microchip USB 3.1 智能集线器内含一次可编程唯读存储器(One Time Programmable Read Only Memory;OTP ROM),透过Microchip免费提供可从官方网站下载的使用者界面工具或利用外部微控制器的I2C主控制器,设计者可以依据自身需求做有限度的变更原始出厂设定,或启动Microchip USB 3.1 智能集线器的一些高阶特异功能,例如改变USB讯号驱动能力以通过USB眼图的测试,如果集线器与串口连接器在基板的不同面可将USB高速讯号管脚的功能互换以利讯号在基板上的绕线而不需换层,同时或个别启动BC 1.2、China Charger或Apple下游串口快速充电交握支持等等。

更值得一提的功能是,Microchip拥有专利的FlexConnect超级特异功能,依下图二所展示的,此功能可以让使用者动态切换USB 3.1 智能集线器的上行串口在原始的集线器上行串口与第一个实体下游串口之间;支持此功能的USB 3.1 智能集线器可以让设计者透过由USB主控器利用Setup封包、外部微控制器的I2C主控制器或单纯触发控制管脚来实现FlexConnect功能,这同时提供了对于USB OTG串口作为USB主控器或USB装置的支持,也可以用来作为Type-C资料双重用途串口(Data Dual Role Port;DRP)的应用。

如下图三所列,Microchip目前提供了许多USB 3.1 智能集线器的解决方案,集线器上行有传统的Type-B或最新的Type-C形式,下游可扩充的USB串口数分别有2, 4, 6, 7个,可支持传统的Type-A和最新的Type-C资料串口,也支持工业等级操作温度的器件。未来也将提供车用等级操作温度的器件,及支持任意资料串口可做FlexConnect, Power Delivery 3.0和10 Gbps资料传输率的高阶智能集线器, 配合其它Microchip的微控制器、类比器件、电源器件及USB 3.1 智能集线器可联结的各种界面装置,可以提供产品设计开发人员快速可靠且经济高效的最佳总体系统解决方案。(本文由Microchip提供,作者Microchip应用工程师薛志浩。)

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图一:Microchip USB5734 USB 3.1 智能集线器。

图二:拥有专利的FlexConnect功能展示。

图三:Microchip多款USB 3.1 智能集线器解决方案。



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