啥？有单片机内建PHY之FS/HS USB OTG？

啥？有单片机内建PHY之FS/HS USB OTG？- 新唐M484单片机 简化你的外部电路的设计

作者：新唐科技股份有限公司 单片机营销应用处 郑乃文技术经理

    USB (Universal Serial Bus) 通用串行总线界面被广泛应用在各式设备，从小型个人移动装置到个人计算机或工业及消费类产品，可以说无所不在。USB属于非对称式架构，由主机 (USB Host) 控制器与多个设备 (USB Device) 以树状形连接在一起，数个设备可透过HUB集线器连结起来，在一个主机控制器下，最多能串接5级HUB集线器，包括HUB集线器在内，最多可以串接127个设备。透过USB连接的外部装置非常多样，常见的有键盘、鼠标、游戏杆、打印机、扫描仪、光驱、网卡等，由于USB采用统一的标准接头，再加上支持热插拔 (Hot Plug) 与即插即用 (Plug and Play, PnP)，更使得USB接口大量普及于我们的生活周遭。

    USB通用串行总线接口除了主机与设备外，还支持OTG (On-The-Go) 模式，USB OTG是USB 2.0规格的补充标准。使用USB OTG接口的设备，自身的角色有时可以当主机端Host，有时可以当设备端Device。在一般情况下，这些支持OTG功能的USB设备在与USB主机通讯时，依然作为USB设备使用；但在另一种场景，可由USB设备转换为USB主机，再与其他USB设备通讯。这些USB OTG装置可以直接连接外部USB随身碟来读取档案内容。譬如智能型手机或平板，当角色为USB设备时，可藉由计算机 (USB主机) 来读取其内容，也可以外接USB键盘、鼠标来扩充外部硬件功能。

    新唐的M484系列Cortex-M4单片机可支持两组USB 2.0 OTG FS/HS接口，同时符合USB OTG Supplement 2.0规范，支持Host-only、Device-only或者 ID-dependent的功能，并内建FS OTG PHY及HS OTG PHY，大幅简化了外部电路的设计。

    新唐提供的USB 2.0高速OTG接口支持Host、Device与OTG模式，内含一个独立的控制 (Control) 端点与12个可配置的端点 (Endpoint) ，可设置成Isochronous、Bulk或Interrupt传输类型，同时拥有DMA支持与4096 bytes专属的SRAM buffer给12个端点使用，每次传输 (Transaction) 的最大数据量可达1024 bytes。

    新唐的USB 2.0全速OTG接口亦支持Host、Device与OTG模式，包含12个可配置的端点 (可设置成Control、Isochronous、Bulk或Interrupt传输类型)，拥有1024 bytes专属的SRAM buffer给12个端点，可支持多个复合装置。

    在USB的规格标准中，定义了两种接口设备的使用：(1)单机装置，如：鼠标；(2)复合式装置，如：共享一个USB通讯端口的数字照像机和音频处理器。每一个接口设备都具有端点地址。

    通常一个USB主机仅呈现一个单一功能的USB装置，一个功能会 (Function) 占用一个USB缆线 (Cable) 和USB埠 (Port)，如：鼠标、键盘、RS-232或移动储存装置等。但为了同时使用多个功能时，就需要许多的USB缆线和USB埠，因此，采用复合装置就可以透过多个「端点」的使用，在仅有的一条缆线和一个USB端口实现多个功能，譬如带触摸板的键盘，或者是多路Virtual COM。

    USB设备定义许多不同的类别 (Classification)，常见的类别有：USB通讯装置类别 (CDC)、人性化接口装置类别 (HID)、大容量储存装置类别 (MSC)，以及USB音频装置类别 (Audio)，使用多个类别功能组合成一个单一的USB埠被称为复合装置，例如：键盘搭配鼠标、USB随身碟和USB转RS232。

    复合装置可以涵盖多项功能，但其接口描述元 (Interface Descriptor) 必须小心使用。如果复合装置中有单一功能对应多个接口的类别就必须额外使用接口关联描述元 (Interface Association Descriptor, IAD)，让设备中的不同接口与其相同功能建立关联。

    新唐M484提供多种复合装置范例，包含非多重接口功能的复合装置，如HID Mouse + HID Keyboard，与多重接口功能的复合装置，如Virtual COM + HID Transfer，让用户能够过这些范例快速建立起USB之间的通讯。

    以单片机中的USB应用角色而言，可广泛使用于USB相关的应用与产品的，包含但不仅限于USB UAC 1.0/2.0耳机或喇叭、USB电竞鼠标键盘、指纹识别随身碟、虚拟现实VR装置、通讯接口转换等，两组USB更可同时分别处于不同角色定义，譬如USB Host + USB Host或USB Host + USB Device。

    使用新唐M484系列双USB 2.0 OTG单片机，各类USB应用在开发时USB内部资源不足的问题将轻松获得解决。