一般usb的專用芯片種類大致可分為：主機(jī)控制器（host controllers）、根集線器（hub solutions）、接口芯片（interface chips）以及具有usb接口的微控制器（mlcrocontr°llers with usb interface）。若要針對某種特殊的功能又可再細(xì)分：hid、 usbb→par－allel port芯片、usb→rs232芯片、聲音解決方案（audio solutions）、影像解決方案（video/camera solutions）等 設(shè)各。種類確實繁多，功能也截然殊異。但其中，也有一些共同之處，即是它們之所以稱為usb專用芯片的原因。

　　usb是連接pc與外圍設(shè)各的接口。前一章介紹了usb設(shè)備列舉的工作。但這些繁瑣的工作若單純地由一般的微控制器來加以實現(xiàn)，不僅無法達(dá)到預(yù)期的工作成效，也嚴(yán)重地拖累原先正在執(zhí)行的固件程序代碼。 當(dāng)然，最重要的是，一般的微控制器并不具各有模擬差動電路，無法產(chǎn)生或接收d＋與d一的信號q更別說要執(zhí)行nrzi的編碼與譯碼、 填塞與反填塞的工作。

　　因此，一定要有個硬件組件（單元）或電路能夠幫用戶解決這個問題。當(dāng)然，這也就是usb微控制器與一般微控制器的差異之處。 如圖1與2顯示了在usb的系統(tǒng)中，所具備的最基本的硬件單元以及功能。圖2是圖1的邏輯電路的簡化圖。

圖1 usb芯片中的基本硬件單元sie

圖2 usb芯片中的基本硬件單元sie的簡化圖

　　usb接口連接主機(jī)與外圍設(shè)各，而其中，串行接口引擎（serial interface engine，sie）則是usb最重要的功能單元。在串行 接口引擎中，詳細(xì)地掌握了在usb總線上的接收與傳送的個別位。這就如同uart對于異步串行通信的處理一樣。在此，對sib做個歸納 與整理。也就是，sie執(zhí)行了下列的各項工作：

　　●封包辨識，數(shù)據(jù)交換的持續(xù)產(chǎn)生；

　　●sop、e0p、reset、resume信號檢測/產(chǎn)生；

　　●時鐘/數(shù)據(jù)的分離；

　　●nrzi數(shù)據(jù)譯碼/編碼以及位填塞；

　　●crc的產(chǎn)生與檢查、令牌（token）封包（使用crc5）與數(shù)據(jù)（data）封包（使用crc16）；

　　●封包id（pid）的產(chǎn)生以及檢/譯碼·

　　●串行并行/并行串行的轉(zhuǎn)換；

　　●usb地址與端點譯碼；

　　●端點層流程控制；

　　●作為usb數(shù)據(jù)緩沖器；

　　●維持data toggle位的狀態(tài)；

　　●提供至后端區(qū)域設(shè)備控制器（function controller）或?qū)Ｓ每刂破鳎╝sic或fpga）的接口。

　　圖1與圖2中的設(shè)各控制器負(fù)責(zé)了usb數(shù)據(jù)/緩沖區(qū)的管理、起始地址/端點值，以及維護(hù)usb管線協(xié)議。此外，它還存儲usb配置/控制 空間、主機(jī)時鐘同步或采樣率控制，以及連至實際設(shè)各所應(yīng)用的接口。

　　該設(shè)各控制器能夠使用緩沖器與sie的微控制器（如8051）或?qū)Ｓ玫腶sic或fpga連接。此外，介于設(shè)各控制器與sie之間的緩沖器， 用戶可以使用標(biāo)準(zhǔn)的fifo、雙端口的ram或連至單端口ram的dma。

　　端點流程控制能夠通過sie送至設(shè)備控制器的信號來達(dá)成，而設(shè)備控制器可單獨決定個別的端點響應(yīng)。從圖3中可以了解到usb收發(fā)器 用來接收與傳送d＋與d—的數(shù)據(jù)差動信號。

圖3 usb收發(fā)器用來接收與傳送d＋與d－差動數(shù)據(jù)信號圖

　　有了usb芯片的基本概念后，以下就依此架構(gòu)來延伸出各類型的usb芯片。當(dāng)然，在此不再深人探討有關(guān)usb芯片的細(xì)部功能，因為這 已超過本章或本書的范圍了。

　　目前usb芯片大致分為5大類型：

　　●pc端或主機(jī)端的usb控制器；

　　●集線器芯片；

　　●特定的接口轉(zhuǎn)芯片，如usb轉(zhuǎn)rs232或usb轉(zhuǎn)ata/atapi等芯片；

　　●單獨運(yùn)作的usb接口芯片；

　　●內(nèi)含usb單元的微處理器（mpu）。

　　由于前兩種是屬于pc主機(jī)板與單片機(jī)制造商所開發(fā)的領(lǐng)域，較不適合用戶來開發(fā)usb外圍設(shè)備。因此，對于一般usb接口的開發(fā)者而 言，可以經(jīng)過后面的兩種途徑加以切人與學(xué)習(xí)。以下，將分別介紹這兩種usb芯片的基本特性以及應(yīng)用。

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