Как купить...

ICQ: 624305018

ПРОДУКЦИЯ ДЛЯ USB-ИНТЕРФЕЙСОВ
ПРОИЗВОДСТВА STMICROELECTRONICS, MAXIM И TEXAS INSTRUMENTS

Интерфейс USB является фактическим стандартом для связи ПК и различного рода периферийных устройств. Чтобы облегчить разработчику реализацию функции USB-связи, в частности, компаниями STMicro, Maxim и TI выпускается достаточно большое число компонентов, в т.ч. контроллеры, трансиверы, коммутаторы.

Функция USB-связи реализуется при помощи специальных ИС, которые условно можно разделить на две группы: основную и вспомогательную. К основной группе относятся ИС USB-трансиверов и USB-контроллеров/трансиверов, к вспомогательной – различного рода коммутаторы, необходимые для мультиплексирования сигналов USB-шины с аудио/видеосигналами и управления подачей питания к шине USB (напряжение VBUS).

USB ТРАНСИВЕРЫ

ИС USB-трансиверов реализуют требования к физическому уровню в соответствии со спецификациями USB2.0/1.1 и предназначены для подключения USB-контроллера к физической шине USB. Информация по USB трансиверам STMicro, Maxim и TI представлена в таблице 1.

Таблица 1. USB-трансиверы

Наименование	купить	Область примен. H/D/O1)	Произво-дитель	Напряжение питания, В		Cтаби-лизатор VBUS	Встроенные подтягивающие резисторы			Функция «USB DETECT» (порог, В)	Режим мульти- плекси- рования	ESD D+/D-2), В
				аналог.	логич.		RPU_D+	RPU_D-	RPD_D+/D-
LS/FS-трансиверы
STUSB02E		D	STMicro	4...5,5	1,6...3,6	Ц				Ц (н.д.)4)		±14
STUSB03E		D	STMicro	4...5,5	1,6...3,6	Ц	Ц			Ц (н.д.)4)		±14
STUSB06E		D	STMicro	3...3,6	1,6...3,6							± 9
MAX3344E		D	MAXIM	4...5,5	1,65...3,6	Ц	Ц			Ц (3,6...4)		±15
MAX3345E		D	MAXIM	4...5,5	1,65...3,6	Ц	Ц			Ц (1...2,8)		±15
MAX3346E		D	MAXIM	4...5,5	1,65...3,6	Ц	Ц	Ц				±15
MAX3349E		D	MAXIM	4...5,5	1,4...2,75	Ц	Ц				UART	±15
MAX3453E		D	MAXIM	4...5,5	1,65...3,6	Ц	Ц			Ц (>4)		±15
MAX3454E		D	MAXIM	3...5,5	1,65...3,6	Ц	Ц	Ц				±15
MAX3455E		D	MAXIM	4...5,5	1,65...3,6	Ц				Ц (>4)		±15
MAX3456E		D	MAXIM	3...5,5	1,65...3,6	Ц						±15
MAX13481E		D	MAXIM	4...5,5	1,6...3,6	Ц						±15
MAX13482E		D	MAXIM	4...5,5	1,6...3,6	Ц	Ц3)	Ц3)		Ц (>3,6)		±15
MAX13483E		D	MAXIM	4...5,5	1,6...3,6	Ц				Ц (>3,6)		±15
TUSB1105		D, H	TI	4...5,5	1,65...3,6	Ц						±15
TUSB1106		D, H	TI	4...5,5	1,65...3,6	Ц						±15
TUSB2551		D	TI	4...5,25	1,65...3,6	Ц						±15
Примечания: 1) ‘H’ указывает на возможность применения в HOST-интерфейсе, ‘D’ – в DEVICE-интерфейсе, ‘O’ – в OTG-интерфейсе. 2) Защита от электростатических разрядов на выводах D+/D- по модели человеческого тела (HBM). 3) Один внутренний подтягивающий резистор, который можно внешне подключить к линии D+ и D-. 4) ‘н.д.’ означает нет данных.

Необходимость применения USB-трансиверов возникает, когда разрабатываемое устройство выполняется на основе низковольтной СБИС (например, ASIC) со встроенным блоком USB-контроллера. У всех представленных в таблице 1 LS/FS-трансиверов для подключения к контроллеру используется системный интерфейс блока последовательного интерфейса SIE, который является «сердцем» USB-контроллера и описан в спецификациях USB. Кроме того, общей чертой всех этих трансиверов является интегрирование преобразователей логических уровней на линиях системного интерфейса. Благодаря этому обеспечивается работоспособность системы при снижении напряжения питания управляющей СБИС до 1,6...1,65 В (1,4 В для MAX3349E). Многие из трансиверов интегрируют вспомогательные элементы, позволяющие упростить схему включения. К числу таких элементов относятся: стабилизатор напряжения для питания аналогового тракта трансивера от напряжения VBUS шины USB и подтягивающие резисторы к плюсу (на стороне В) или минусу (на стороне А) питания. Эти подтягивающие резисторы являются частью системы идентификации типа подключенного USB-устройства. В host-портах применяется подтяжка к минусу на линиях D+ и D- сопротивлением 15 кОм, в полноскоростных device-портах – к плюсу на линии D+, а в низкоскоростных device-портах – к плюсу на линии D- (сопротивление 1,5 кОм). В трансивер STUSB06E интегрирован иной коммутируемый подтягивающий резистор – сопротивлением 150 кОм. Он предназначен для реализации функции сигнализирования о подключении к разъему стандартизованного зарядного устройства, питающегося от порта USB. Те трансиверы, у которых отмечена поддержка функции USB DETECT, содержат аналоговые компараторы, отслеживающие состояние напряжения VBUS. Данная функция позволяет более быстро реагировать на подачу/исчезновение напряжения VBUS. Некоторые трансиверы поддерживают режимы мультиплексирования сигналов шины USB с другими аналоговыми и/или цифровыми сигналами. Такая возможность актуальна в мобильных телефонах, где через один разъем необходимо подключаться к различным интерфейсам, т.е. не только к USB, но и, например, к аналоговому или цифровому интерфейсу автомобильного комплекта для громкой связи.

Представленные в таблице 1 OTG-трансиверы дополнительно интегрируют подтягивающие резисторы к минусу питания и емкостной преобразователь для формирования напряжения VBUS. Однако нагрузочная способность последнего – незначительная: 35 мА у STOTG04E и 8 мА у MAX3301/2E. Если требуется более высокая нагрузочная способность, у трансиверов предусмотрена возможность работы с внешним преобразователем напряжения. Завершает таблицу 1 трансивер, поддерживающий все скоростные режимы и все возможные варианты применения USB-трансивера, в т.ч. двухролевой порт OTG. Трансивер STULPI01A/B идеален для взаимодействия со СБИС, которая интегрирует ядро высокоскоростного USB-контроллера HOST, DEVICE или OTG, через высокоскоростной 12-выводной интерфейс ULPI 1.1. Недостатком данного трансивера является относительно невысокая стойкость к электростатическим разрядам на линиях D+/D- и VBUS, поэтому для получения надежного решения на этих линиях необходимо предусмотреть внешние защитные компоненты.

USB-КОНТРОЛЛЕРЫ СО ВСТРОЕННЫМ ТРАНСИВЕРОМ

Для применений, где функцию USB-связи необходимо добавить к системному микроконтроллеру посредством параллельного или последовательного интерфейса, разработаны ИС USB-контроллеров со встроенным трансивером. Информация по таким трансиверам представлена в таблице 2.

Таблица 2. USB-контроллеры со встроенным трансивером 

Наименование	купить	Производитель	Описание	Область применения					Интерфейс управления
				FS	HS	HOST	DEVICE	OTG
MAX3420E		MAXIM	контроллер общего назначения	Ц			Ц		SPI
MAX3421E		MAXIM	контроллер общего назначения	Ц		Ц	Ц		SPI
TUSB3210		TI	контроллер общего назначения	Ц			Ц		–
TUSB3410		TI	контроллер преобразователя интерфейсов USB-UART	Ц			Ц		RS232/IrDA
TUSB6015		TI	контроллер общего назначения	Ц			Ц		NOR Flash
TUSB6250		TI	контроллер преобразователя интерфейсов USB-ATA/ATAPI	Ц	Ц		Ц		ATA/ATAPI
TUSB6020		TI	контроллер для платформы DaVinci	Ц	Ц			Ц	VLYNC 2.0
TUSB6010B		TI	контроллер общего назначения		Ц	Ц		Ц	NOR Flash

Контроллеры Maxim полностью управляются через 26-мегагерцевый трех- или четырехпроводной интерфейс SPI. Благодаря этому, host- (только для MAX3421E) или device-функцию можно добавить даже 8-выводному микроконтроллеру, при этом, потерянные линии ввода-вывода будут с запасом компенсированы предусмотренными у трансиверов портами ввода/вывода общего назначения (4 входа + 4 выхода у MAX3420E и 8 входов + 8 выходов у MAX3421E). Кроме того, за счет низкой стоимости схемы гальванической развязки интерфейса SPI, на основе контроллера MAX3420/1E достигается очень выгодная по стоимости реализация оптоизолированного USB-интерфейса.

Компания TI применила несколько иные подходы к построению своих USB-контроллеров. Контроллеры TUSB3210, TUSB3410 и TUSB6250 выполнены на основе 8051-совместимого микроконтроллерного ядра, которое дополнено ОЗУ и ПЗУ памяти программ, ОЗУ памяти данных, универсальными таймерами-счетчиками, портами ввода-вывода, интерфейсом I²C (может использоваться для загрузки кода программы из внешнего EEPROM во внутреннее ОЗУ памяти программ) и др. ИС TUSB3210 является USB-контроллером общего назначения и может использоваться в клавиатурах, считывателях штрих-кода, считывателях flash-памяти и т.п. TUSB3410 и TUSB6250 имеют более узкую специализацию. Они предназначены для реализации преобразователей интерфейсов и дополнены всей необходимой для этого функциональностью. Например, TUSB6250 поддерживает USB-класс «mass storage device», что облегчает реализацию устройств для подключения к ПК через порт USB внешних ATA/ATAPI-совместимых жестких дисков или лазерных приводов. У остальных USB-контроллеров TI для управления и мониторинга предусмотрен параллельный интерфейс. У высокоскоростных USB-контроллеров TUSB6015 (DEVICE) и TUSB6010B (HOST/OTG) применен интерфейс, идентичный тому, что используется у NOR Flash-памяти (16-битная шина с мультиплексированием данных и адреса). Таким образом, данные контроллеры выгодно использовать в применениях с интенсивным использованием внешних устройств с аналогичной параллельной шиной. Потерю линий ввода-вывода управляющего микроконтроллера в некоторой степени компенсируют встроенные в USB-контроллеры восьмибитные порты ввода-вывода общего назначения. Последним представителем семейства USB-контроллеров TI является TUSB6020. Он представляет собой высокоскоростной двухролевой OTG-контроллер в миниатюрном корпусе с размерами 5х5 мм и ориентирован на применение в портативной электронике, нуждающейся в высокой пропускной способности USB-канала. К их числу относятся современные мобильные телефоны, медиа-плееры и видео-приложения. Важной особенностью этого контроллера является использование у него разработанного компанией TI последовательного интерфейса VLYNQ™. Вследствие этого область применения контроллера сужается до совместной работы со СБИС, оснащенных таким интерфейсом. К их числу относятся процессоры TMS320DM643x DaVinci™. Пример совместного использования процессора TMS320DM6437 и USB-контроллера TUSB6020 показан на рисунке 1.

Рис. 1. Пример совместного использования процессора TMS320DM6437 и USB-контроллера TUSB6020

КОММУТАТОРЫ СИГНАЛОВ ШИНЫ USB

В применениях, где, кроме интерфейса USB, применяются прочие аналоговые или цифровые интерфейсы, но нет возможности размещения отдельных разъемов, может использоваться решение с общим разъемом и коммутатором интерфейсных сигналов. Такие коммутаторы выпускает Maxim и TI (см. табл. 3).

Таблица 3. Аналоговые коммутаторы для интерфейсов USB  

Наименование	купить	Схема	Rmax, Ом	Типы коммутируемых сигналов	Напряжение питания, В
TS3USB30		B	10	HS, FS, LS USB MIPI1)	3...4,3
TS3USB30E		B	10		3...4,3
TS3USB31		D	10		3...4,3
TS3USB221/A		E	10		3...4,3

Помимо представленных в таблице различий, коммутаторы отличаются логикой работы выводов управления каналами, рабочими характеристиками и конструкцией. При выборе коммутатора важно обратить внимание на следующие характеристики: полоса пропускания, изоляция каналов, коэффициент искажений сигналов, совместимость входов управления с используемыми в схеме логическими уровнями, размеры и конструкцию корпуса. Кроме того, необходимо обратить внимание на характеристики стойкости к электростатическим разрядам, особенно тех выводов ИС, которые подключаются непосредственно к разъему порта USB. В коммутатор MAX4850 дополнительно интегрированы два аналоговых компаратора с фиксированным порогом срабатывания. Они предназначены для обнаружения подключения к разъему USB-наушников. Коммутаторы Maxim с суффиксом F в наименовании оснащены защитой от повреждения при попадании на некоторые выводы ИС напряжения VBUS.

КОММУТАТОРЫ ПИТАНИЯ ШИНЫ USB

Применение данной категории USB-продукции позволяет решить ряд важных задач:

• управление подачей/снятием напряжения VBUS;

• обеспечение безопасности конечного пользователя в соответствии с требованиями стандарта UL;

• защита нагрузки и каскадов электропитания от токовых перегрузок;

• сигнализация контроллеру об аварийных состояниях.

• Применение коммутаторов питания типично для любой продукции, где используются HOST-порты или OTG-порты USB.

Информация по выпускаемым Maxim и TI коммутаторам питания представлена в таблице 4. При их выборе необходимо руководствоваться следующими характеристиками: количество каналов и их коммутационные свойства, поддержка функции ограничения тока и возможность регулировки порога ограничения тока, логика работы функции ограничения тока, поддержка возможности блокировки протекания тока в обратном направлении, наличие сертификата на соответствие требованиям USB, оснащенность защитами от перегрева и коротких замыканий и, наконец, конструкция, размеры и тепловые характеристики корпуса. Важно обратить внимание на то, что используемое в таблице 4 разделение по максимальному току канала не отражает возможностей длительного пропускания тока. Для окончательного выбора коммутатора необходимо выполнить тепловой расчет для заданных условий нагружения, методика которого, как правило, приводится в документации на коммутатор.

Таблица 4. Коммутаторы питания для интерфейсов USB 

В заключение остановимся на коммутаторах TPS2550/1 компании TI. Они интегрируют один коммутатор (n-канальный MOSFET-транзистор, 85 мОм) и поддерживают возможность регулировки порога ограничения тока в диапазоне от 100 мА до 1,1 А (см. рисунок 2а).

Рис. 2а. Функциональная схема  коммутаторов TPS2550/TPS2551 

Коммутаторы рассчитаны на работу с входным напряжением 2,5...6,5 В, размещены в миниатюрных шестивыводных корпусах SON (2х2 мм) и SOT-23 и оптимизированы для совместной работы с большими емкостными нагрузками за счет управления длительностью нарастания/спада напряжения. Коммутаторы поддерживают важные защитные функции: быстродействующая (задержка до 2 мкс) защита от токовых перегрузок и короткого замыкания, а также блокировка коммутатора при присутствии на выходе более высокого напряжения, чем на входе (реверс напряжения). Для сигнализации о срабатывании этих защит предусмотрен логический выход /FAULT. Единственным отличием TPS2550 и TPS2551 является логика работы входа управления коммутатором – она у них инверсная по отношению друг к другу. Пример схемы включения TPS2550/TPS2551 показан на рисунке 2б [2]. Здесь демонстрируется параллельная работа двух коммутаторов с целью повышения общей нагрузочной способности. В схеме предусмотрена возможность выбора одной из двух уставок ограничения тока: 0,5 или 1 А (выбирается перемычкой J2).

Рис. 2б. Пример использования коммутаторов TPS2550/TPS2551

ATmega STM32 ADUM MAX232 GAINTA Светодиодные лампы Источники питания CREE International Rectifier stm8 G5LA RS-232 Драйвер светодиода RS-485 USB ATTINY CORTEX JTAG Плата SENSOR Honeywell Talema Программатор OMRON G2RL Sumida Analog Devices WINSTAR Радиаторы  G6D LUKEY MAXIM MDR STTH EEPROM NXP Индикаторы AVR GEYER IRF IRG4 G2R IGBT GPS GSM G6K MICRA Контактная плата Microchip TDA CTQ DISCOVERY резонатор G5LE ADM485 паяльник RASPBERRY линза ГЕРКОН Осциллограф P10CU RCH TNY TOP ХИМИЯ SMARTPROG2 G6Y металлоискатель WAGO DEGSON DSO QUAD MP-S300B ИОНИСТОР arduino BNC Варистор Прожектор CHRONOS Клавиатура supersilent тумблер соленоид strada chemet RJ-45 c8051 BOURNS G6R 91sam7s G5NB ATMEL ALPR Sunon EPM G5Q sonar G6B MSP430 UDS HIH LPC zl320 AD711 7805 STP JADE II PTC D-SUB MAX44 sim900 uni-s UNI-M Allegro cosmo pic24 ATXmega TMS320 переключатель датчик тока датчик усилия 1N4007 ds18b20 Батарейный отсек шаговый двигатель сервопривод AT89C AT89S AT90PWM AT90CAN AT90USB AT91SAM DRP разрядник bourns Texas Instruments АКЦИЯ XML-2 HE-1202 EPS-15 Детектор газа OSRAM sht 3590s cny arpl lmv mc33 ST-LINK rail-to-rail BEEPROG корпус герметичный hf41f pinguino pickit TFT Bright LED WIELAND STM32VLDISCOVERY TE Connectivity skkt TR91 EPM3 M24LR-DISCOVERY NCR Держатель светодиода SMAJ WG12864 Индикаторный светодиод zl322 TIP Радиатор ADG TLP WG320240 TACT 74LVC RS-15 PIC16 NS25 MOC MMBT MPSA MCDR P6KE STM32F4 TFM CXA2011 MC34 MBRS SMBJ MURS MBRA 78L05 KXO-210 FTDI KBPC IRLR IRFP AT24 P10AU ACS712 SN74HC G5V 78L12 LM358 IRF3205 LM2575 BT137 AD7705 WH1602 78L12 3842 TECAP PIC18 G6Z PC817 STM32F3 MPX MCP6 WH1604 KX-3H FNR CDRH BT134 STW R16110 PIC10 1.5ke zl201 AT45 BTA DEGSON DS13 EmKit STM32F1 XML SMCJ ULN2803 TPIC CNC Driver Лента 5050 RUEF hcpl HEF HFA IDC IRFZ MBR XBDA MCP M-PCB NCP TFF Хлорное железо P6AU ULN2003 NES WH2004 HCF ToyoLED BTB ADM 3296 LM317 PIC12 NS39 MUR L78xx KSDA ISO7 IRLZ IR21xx HopeRF XTEA STM32F0 24C16 KX-K LM324 Стеклотекстолит KX-49 IRLML Энкодер RXEF NTC NE5532 LM1117 MJE LMX Лента светодиодная RFM qss960 POSITIV 20 zl210 STM32F2 E30361 BZV55 G6S BAV99 zl262 CYNEL Мастер Кит zl263 MOSFET Двигатели POLOLU EEMB EPCOS solar sma  ON Semiconductor National Fairchild FreeScale WIZNET Vishay ZETEX AVAGO RGB wdr