21. USB-контроллер
21.1. Отличительные особенности
- Поддержка полноскоростного (FS) и низкоскоростного (LS) режимов
- Поддержка двухбанкового режима 'ping-pong'
- 832 байт двухпортового ОЗУ (DPRAM):
- до 64 байт для конечной точки 0 (точка управления по умолчанию)
- до 256 байт для конечной точки 1 (один или два банка)
- до 64 байт для конечных точек 2…6 (один или два банка)
21.2. Структурная схема
USB-контроллер содержит все необходимые компоненты для соединения USB-канала со встроенным двухпортовым ОЗУ (DPRAM).
USB-контроллер синхронизируется частотой 48МГц±0.25% (для работы в режиме FS), которая создается внутренним блоком PLL. Данный блок синтезирует высокочастотный сигнал (48 МГц) из более низкочастотного сигнала. Источником этого сигнала могут служить кварцевый генератор или вход внешней синхронизации XTAL1 (только они отвечают требованиям USB-контроллера к стабильности частоты и фазовому шуму и обеспечивают надлежащее его функционирование).
Сигнал синхронизации 48МГц в дальнейшем используется для генерации сигнала битовой синхронизации частотой 12МГц в режиме FS (или 1.5МГц в режиме LS) при приеме дифференциальных данных, а также для передачи данных с учетом допустимых отклонений в соответствующем скоростном режиме. Восстановление синхронизации выполняется блоком цифровой фазовой автоподстройки частоты (блок DPLL), который совместим с требованиями к фазовому шуму шины USB.
Для соответствия требованиям к электрическим характеристикам шины USB выводы D+ и D- должны иметь высокие уровни напряжений в пределах 3.0…3.6В. Для этих целей в AT90USB64/128 встроен специальный стабилизатор напряжения, что сохранило возможность питания МК напряжением до 5.5В.
Рисунок 21.1. Структурная схема USB-контроллера
21.3. Типовая схема включения
В зависимости от выбранного режима работы USB-контроллера (Device, Host (сокращенная версия) или OTG) и используемого варианта организации питания, AT90USB64/128 включается по различным схемам.
Рисунок 21.2. Рабочие режимы в зависимости от частоты и напряжения питания
21.3.1. Режим Device
21.3.1.1. Питание от шины
Рисунок 21.3. Типовая схема включения с питанием от шины и 5-вольтовым вводом-выводом
Рисунок 21.4. Типовая схема включения с питанием от шины и 5-вольтовым вводом-выводом
21.3.1.2. Отдельное питание
Рисунок 21.5. Типовая схема включения с отдельным питанием и 3.4…5.5-вольтовым вводом-выводом
Рисунок 21.6. Типовая схема включения с отдельным питанием и 3.0…3.6-вольтовым вводом-выводом
21.3.2. Режим Host/OTG
Рисунок 21.7. Схема включения в режиме Host/OTG с 3.0…3.6-вольтовым вводом-выводом
Рисунок 21.8. Схема включения в режиме Host/OTG с 5-вольтовым вводом-выводом
21.3.3. Рекомендации к схемотехническому проектированию
- Резисторы, включенные в разрыв линий данных шины USB, должны иметь номинал 22 Ом (допуск ±5%).
- Печатные проводники от разъема USB (или от места подключения кабеля в случае, когда он припаивается к плате) до контактных площадок USB-микроконтроллера нужно выполнить как можно более короткими и с учетом требований к прокладке дифференциальных линий: одинаковая длина проводников, минимальный зазор между ними и предпочтительно без переходных отверстий.
- Во избежание повреждения, инициированного внешними факторами, необходимо установить ограничители переходных и электростатических напряжений на линиях, связанных с контактными площадками USB.
- Для корректной работы к выводу Ucap должен быть подключен конденсатор 1 мкФ (±10%).
- К линии VBUS настоятельно рекомендуется подключить конденсатор 10мкФ.
| 
