基于TD1120 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中USB OTG方案
TD1120集成了一個(gè)片上高電流充電泵,可以支持高達(dá)100mA的電流,這樣可以支持很多種USB設(shè)備,包括鍵盤、鼠標(biāo)、部分U盤,這樣就不存在需要外部充電泵的問題。此外,還集成了鎖相環(huán)(PLL)來支持外部晶振或12MHz和30MHz晶振實(shí)現(xiàn)額外的系統(tǒng)靈活性。
采用TD1120在全速主機(jī)模式下功耗低于40mA(最大),全速外設(shè)操作時(shí)最大為80mA。TD1120整個(gè)芯片支持功率節(jié)省模式,包括主機(jī)控制器以及外設(shè)控制器的延緩模式以使功率消耗最小化,延長(zhǎng)系統(tǒng)電池壽命,對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來說,電池壽命是很關(guān)鍵的性能。
◆ 接口性能表現(xiàn)
USB數(shù)據(jù)傳輸速率高度依賴于系統(tǒng)平臺(tái)。對(duì)速率的期望要現(xiàn)實(shí)而適當(dāng),因?yàn)橛泻芏嘁蛩貢?huì)影響到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量,包括CPU處理能力、CPU的利用率、OS存儲(chǔ)系統(tǒng)總線訪問時(shí)間、USB控制器、系統(tǒng)應(yīng)用程序、軟件和協(xié)議開銷,等等。采用400MHz處理器的嵌入式系統(tǒng)不能與4GHzCPU的USB速度相提并論,后者在高速模式下可以達(dá)到200Mbps的吞吐量。
TD1120設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了硬件處理調(diào)度和傳輸層協(xié)議,包括實(shí)現(xiàn)高級(jí)性能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、重試和帶寬管理。當(dāng)出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤或者設(shè)備還沒有準(zhǔn)備接收傳輸時(shí),將發(fā)送設(shè)備否定應(yīng)答(NAK)。NAK可以是性能和系統(tǒng)影響的巨大因素,TD1120的設(shè)計(jì)減小了這些影響。當(dāng)出現(xiàn)在主機(jī)與連接的外設(shè)之間進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換所采用的批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r時(shí),批量列表結(jié)構(gòu)(Bulkliststructure)經(jīng)過存儲(chǔ)器映射到TD1120的主機(jī)控制器,所有因?yàn)閁SB設(shè)備NAK而產(chǎn)生的重試以及傳輸描述符(TD)都在硬件內(nèi)部處理,而不需要對(duì)系統(tǒng)總線的持續(xù)訪問,這樣減少了中斷并降低了對(duì)CPU的占用。
TD1120的高速的外設(shè)控制器實(shí)現(xiàn)了像連接到PC這樣的主機(jī)的性能,減少了傳輸大量數(shù)據(jù)內(nèi)容的時(shí)間,因而大大提高了通過高速外設(shè)控制器的吞吐量,提升了用戶體驗(yàn)。TD1120支持兩個(gè)與外部直接存儲(chǔ)器存取(DMA)主機(jī)接口的從DMA通道,這樣可以在沒有CPU干涉的情況下實(shí)現(xiàn)從或到外部存儲(chǔ)器或設(shè)備的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸,減少對(duì)系統(tǒng)CPU的占用。然而,必須注意仔細(xì)調(diào)整CPU的外部存儲(chǔ)器訪問時(shí)間,以嚴(yán)格匹配外部USB主機(jī)控制器的時(shí)序要求,從而提高系統(tǒng)性能。
◆ 軟件支持
軟件在實(shí)現(xiàn)USB功能方面扮演了主要的角色。用于驅(qū)動(dòng)控制器的必要軟件可能很復(fù)雜。除了硬件之外,選擇適當(dāng)?shù)腛S和USB堆棧方案是USB實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。支持TD1120的軟件可以從TransDimension的SoftConnex軟件套件得到,很多的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)都支持該軟件堆棧,該軟件套件提供完整的嵌入式USB方案的軟件堆棧和驅(qū)動(dòng)程序。嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域采用了大量的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。本身帶有USB主機(jī)和外設(shè)堆棧支持的操作系統(tǒng)在市場(chǎng)上并不多,如WinCE或Linux。對(duì)這些本身就帶有USB堆棧的操作系統(tǒng),TransDimension支持主機(jī)和外設(shè)低級(jí)控制器驅(qū)動(dòng)程序來與USB協(xié)議層接口。協(xié)議堆棧負(fù)責(zé)協(xié)議管理和調(diào)度功能,包括處理即插即用特性,以便告知系統(tǒng)新插入的設(shè)備,并管理帶寬以及其他與USB相關(guān)的資源。
對(duì)于其他本身并不帶USB堆棧的操作系統(tǒng)來說,TransDimension可以通過向客戶發(fā)放許可證的形式讓客戶使用TransDimension的軟件堆棧和驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)USB主機(jī)、外設(shè)或OTG功能,并將其配置到很多種操作系統(tǒng)和CPU。模塊化的軟件架構(gòu)能實(shí)現(xiàn)靈活的產(chǎn)品設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可以輕易地從主機(jī)或/和外設(shè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到OTG方案上。
此外,TransDimension還提供便攜主機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)程序(HCD)以及外設(shè)控制器驅(qū)動(dòng)程序(PCD)。開發(fā)商可以輕易地將驅(qū)動(dòng)程序移植到多種USB主機(jī)和外設(shè)軟件堆棧、操作系統(tǒng)、處理器和硬件平臺(tái)中。便攜HCD和PCD提供設(shè)計(jì)工程師低級(jí)的應(yīng)用編程接口(API)驅(qū)動(dòng)程序來開發(fā)他們自己的USB方案,而可以不管TD1120是如何工作的細(xì)節(jié)。
便攜式HCD和PCD提供簡(jiǎn)單的API,使用戶能寫?yīng)毩⒌腢SB應(yīng)用程序以及將驅(qū)動(dòng)程序連接到現(xiàn)存的USB堆棧,并實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用軟件。當(dāng)要求更多特性的應(yīng)用,如支持大容量存儲(chǔ),而內(nèi)部開發(fā)能力和資源受到項(xiàng)目時(shí)間的限制,采用授權(quán)軟件產(chǎn)品可以提供最快的產(chǎn)品面世方案。
低功率設(shè)計(jì)
--低功率特性包括可調(diào)節(jié)內(nèi)核時(shí)鐘、動(dòng)態(tài)寄存器關(guān)斷、動(dòng)態(tài)和可編程時(shí)鐘選通大大降低功率消耗
魯棒的OTG邏輯
--可配置硬件和軟件主機(jī)協(xié)調(diào)協(xié)議和會(huì)話請(qǐng)求協(xié)議
內(nèi)存映射接口
--16位數(shù)據(jù)總線允許直接連接到大多數(shù)微處理器
同時(shí)操作
--主機(jī)和外設(shè)控制器實(shí)現(xiàn)允許同時(shí)操作
靈活的端口配置
--允許多個(gè)端口配置,支持多達(dá)3個(gè)端口
參考文獻(xiàn):
[1].PCBdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.
[2].PCDdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCD_1201639.html.
評(píng)論