一般usb的专用芯片种类大致可分为：主机控制器（host controllers）、根集线器（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）。若要针对某种特殊的功能又可再细分：hid、 usbb→par－allel port芯片、usb→rs232芯片、声音解决方案（audio solutions）、影像解决方案（video/camera solutions）等 设各。种类确实繁多，功能也截然殊异。但其中，也有一些共同之处，即是它们之所以称为usb专用芯片的原因。

　　usb是连接pc与外围设各的接口。前一章介绍了usb设备列举的工作。但这些繁琐的工作若单纯地由一般的微控制器来加以实现，不仅无法达到预期的工作成效，也严重地拖累原先正在执行的固件程序代码。 当然，最重要的是，一般的微控制器并不具各有模拟差动电路，无法产生或接收d＋与d一的信号q更别说要执行nrzi的编码与译码、 填塞与反填塞的工作。

　　因此，一定要有个硬件组件（单元）或电路能够帮用户解决这个问题。当然，这也就是usb微控制器与一般微控制器的差异之处。 如图1与2显示了在usb的系统中，所具备的最基本的硬件单元以及功能。图2是图1的逻辑电路的简化图。

图1 usb芯片中的基本硬件单元sie

图2 usb芯片中的基本硬件单元sie的简化图

　　usb接口连接主机与外围设各，而其中，串行接口引擎（serial interface engine，sie）则是usb最重要的功能单元。在串行 接口引擎中，详细地掌握了在usb总线上的接收与传送的个别位。这就如同uart对于异步串行通信的处理一样。在此，对sib做个归纳 与整理。也就是，sie执行了下列的各项工作：

　　●封包辨识，数据交换的持续产生；

　　●sop、e0p、reset、resume信号检测/产生；

　　●时钟/数据的分离；

　　●nrzi数据译码/编码以及位填塞；

　　●crc的产生与检查、令牌（token）封包（使用crc5）与数据（data）封包（使用crc16）；

　　●封包id（pid）的产生以及检/译码·

　　●串行并行/并行串行的转换；

　　●usb地址与端点译码；

　　●端点层流程控制；

　　●作为usb数据缓冲器；

　　●维持data toggle位的状态；

　　●提供至后端区域设备控制器（function controller）或专用控制器（asic或fpga）的接口。

　　图1与图2中的设各控制器负责了usb数据/缓冲区的管理、起始地址/端点值，以及维护usb管线协议。此外，它还存储usb配置/控制 空间、主机时钟同步或采样率控制，以及连至实际设各所应用的接口。

　　该设各控制器能够使用缓冲器与sie的微控制器（如8051）或专用的asic或fpga连接。此外，介于设各控制器与sie之间的缓冲器， 用户可以使用标准的fifo、双端口的ram或连至单端口ram的dma。

　　端点流程控制能够通过sie送至设备控制器的信号来达成，而设备控制器可单独决定个别的端点响应。从图3中可以了解到usb收发器 用来接收与传送d＋与d—的数据差动信号。

图3 usb收发器用来接收与传送d＋与d－差动数据信号图

　　有了usb芯片的基本概念后，以下就依此架构来延伸出各类型的usb芯片。当然，在此不再深人探讨有关usb芯片的细部功能，因为这 已超过本章或本书的范围了。

　　目前usb芯片大致分为5大类型：

　　●pc端或主机端的usb控制器；

　　●集线器芯片；

　　●特定的接口转芯片，如usb转rs232或usb转ata/atapi等芯片；

　　●单独运作的usb接口芯片；

　　●内含usb单元的微处理器（mpu）。

　　由于前两种是属于pc主机板与单片机制造商所开发的领域，较不适合用户来开发usb外围设备。因此，对于一般usb接口的开发者而 言，可以经过后面的两种途径加以切人与学习。以下，将分别介绍这两种usb芯片的基本特性以及应用。

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