基于TD1120 嵌入式系統設計中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100mA的電流，這樣可以支持很多種USB設備，包括鍵盤(pán)、鼠標、部分U盤(pán)，這樣就不存在需要外部充電泵的問(wèn)題。此外，還集成了鎖相環(huán)(PLL)來(lái)支持外部晶振或12MHz和30MHz晶振實(shí)現額外的系統靈活性。

采用TD1120在全速主機模式下功耗低于40mA(最大)，全速外設操作時(shí)最大為80mA。TD1120整個(gè)芯片支持功率節省模式，包括主機控制器以及外設控制器的延緩模式以使功率消耗最小化，延長(cháng)系統電池壽命，對于移動(dòng)設備來(lái)說(shuō)，電池壽命是很關(guān)鍵的性能。

◆ 接口性能表現
USB數據傳輸速率高度依賴(lài)于系統平臺。對速率的期望要現實(shí)而適當，因為有很多因素會(huì )影響到系統的數據吞吐量，包括CPU處理能力、CPU的利用率、OS存儲系統總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間、USB控制器、系統應用程序、軟件和協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)，等等。采用400MHz處理器的嵌入式系統不能與4GHzCPU的USB速度相提并論，后者在高速模式下可以達到200Mbps的吞吐量。

TD1120設計實(shí)現了硬件處理調度和傳輸層協(xié)議，包括實(shí)現高級性能的數據轉換、重試和帶寬管理。當出現傳輸錯誤或者設備還沒(méi)有準備接收傳輸時(shí)，將發(fā)送設備否定應答(NAK)。NAK可以是性能和系統影響的巨大因素，TD1120的設計減小了這些影響。當出現在主機與連接的外設之間進(jìn)行大量的數據交換所采用的批量數據傳輸的情況時(shí)，批量列表結構(Bulkliststructure)經(jīng)過(guò)存儲器映射到TD1120的主機控制器，所有因為USB設備N(xiāo)AK而產(chǎn)生的重試以及傳輸描述符(TD)都在硬件內部處理，而不需要對系統總線(xiàn)的持續訪(fǎng)問(wèn)，這樣減少了中斷并降低了對CPU的占用。

TD1120的高速的外設控制器實(shí)現了像連接到PC這樣的主機的性能，減少了傳輸大量數據內容的時(shí)間，因而大大提高了通過(guò)高速外設控制器的吞吐量，提升了用戶(hù)體驗。TD1120支持兩個(gè)與外部直接存儲器存取(DMA)主機接口的從DMA通道，這樣可以在沒(méi)有CPU干涉的情況下實(shí)現從或到外部存儲器或設備的高帶寬數據傳輸，減少對系統CPU的占用。然而，必須注意仔細調整CPU的外部存儲器訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間，以嚴格匹配外部USB主機控制器的時(shí)序要求，從而提高系統性能。

◆ 軟件支持
　　軟件在實(shí)現USB功能方面扮演了主要的角色。用于驅動(dòng)控制器的必要軟件可能很復雜。除了硬件之外，選擇適當的OS和USB堆棧方案是USB實(shí)現的關(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(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動(dòng)程序。嵌入式系統領(lǐng)域采用了大量的實(shí)時(shí)操作系統。本身帶有USB主機和外設堆棧支持的操作系統在市場(chǎng)上并不多，如WinCE或Linux。對這些本身就帶有USB堆棧的操作系統，TransDimension支持主機和外設低級控制器驅動(dòng)程序來(lái)與USB協(xié)議層接口。協(xié)議堆棧負責協(xié)議管理和調度功能，包括處理即插即用特性，以便告知系統新插入的設備，并管理帶寬以及其他與USB相關(guān)的資源。

　　對于其他本身并不帶USB堆棧的操作系統來(lái)說(shuō)，TransDimension可以通過(guò)向客戶(hù)發(fā)放許可證的形式讓客戶(hù)使用TransDimension的軟件堆棧和驅動(dòng)程序實(shí)現USB主機、外設或OTG功能，并將其配置到很多種操作系統和CPU。模塊化的軟件架構能實(shí)現靈活的產(chǎn)品設計，系統設計工程師可以輕易地從主機或/和外設設計轉到OTG方案上。

　　此外，TransDimension還提供便攜主機控制器驅動(dòng)程序(HCD)以及外設控制器驅動(dòng)程序(PCD)。開(kāi)發(fā)商可以輕易地將驅動(dòng)程序移植到多種USB主機和外設軟件堆棧、操作系統、處理器和硬件平臺中。便攜HCD和PCD提供設計工程師低級的應用編程接口(API)驅動(dòng)程序來(lái)開(kāi)發(fā)他們自己的USB方案，而可以不管TD1120是如何工作的細節。

　　便攜式HCD和PCD提供簡(jiǎn)單的API，使用戶(hù)能寫(xiě)獨立的USB應用程序以及將驅動(dòng)程序連接到現存的USB堆棧，并實(shí)現特定應用軟件。當要求更多特性的應用，如支持大容量存儲，而內部開(kāi)發(fā)能力和資源受到項目時(shí)間的限制，采用授權軟件產(chǎn)品可以提供最快的產(chǎn)品面世方案。

低功率設計
　　--低功率特性包括可調節內核時(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協(xié)調協(xié)議和會(huì )話(huà)請求協(xié)議

內存映射接口
　　--16位數據總線(xiàn)允許直接連接到大多數微處理器

同時(shí)操作
　　--主機和外設控制器實(shí)現允許同時(shí)操作

靈活的端口配置
　　--允許多個(gè)端口配置，支持多達3個(gè)端口

參考文獻:

[1].PCBdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.
[2].PCDdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCD_1201639.html.