为嵌入式应用增加USB功能的设计考虑(2)

来源：21ic　作者：21ic　责任编辑：admin　发表时间:2018-11-07 11:43　

核心提示：由于HID设备类具有灵活性和总吞吐能力，且无需安装驱动程序，因此这类设备正作为嵌入式系统的常规连接选择方案而获得业界认可。由于HID设备类本身受多数操作系统支持，因此无需开发驱动程序。终端用户直接将其插入

由于HID设备类具有灵活性和总吞吐能力，且无需安装驱动程序，因此这类设备正作为嵌入式系统的常规连接选择方案而获得业界认可。由于HID设备类本身受多数操作系统支持，因此无需开发驱动程序。终端用户直接将其插入设备中即可开始使用，而无需安装驱动程序。在上述USB转UART VCP实例中，桥接设备可用HID USB转UART设备替代。

HID桥接器的大多数设计考虑因素都与上述VCP桥接器实例相同，但是HID与VCP USB转UART桥接器实例在设计上略有不同。通过HID配置，桥接设备的吞吐能力限制为最大HID吞吐能力，即64KBps。此外，此设备不作为USB主机的COM端口，而是作为HID类设备。HID固定功能通信桥接器可为希望在向系统增加USB通信功能时最大程度地缩短总USB开发时间的开发人员提供直接替代方案。如果对于一个应用而言，固定功能USB通信桥接器的吞吐能力或常规功能不够用，开发人员应考虑增加USB MCU。

USB MCU可提供USB通信接口的最大灵活性和控制，但需要大量设计工作。开发人员必须构建所有的USB固件，如果创建了非HID类设备，开发人员必须编写设备驱动程序。这需要一些USB方面的经验，因为编写USB固件和设备驱动程序并非小事一桩。由于所有MCU固件都可定制，因此USB MCU可在需要时执行额外的任务。这提供了通信桥接器无法实现的更高灵活性。例如，如果USB MCU具有模数转换器（ADC），开发人员可增加固件来配置ADC并在需要时进行测量。USB描述符在固件中也是可以完全定制的。USB主机在枚举过程中通过从设备接收的描述符来确定设备是HID设备还是非HID设备。

使用USB MCU时，USB通信可提供与目标系统的直接连接，系统可以基于USB MCU来构建（图3）。除了更长的开发时间之外，开发人员还需考虑所需的吞吐能力。HID类设备的吞吐能力限制是64KBps（即512Kbps）。非HID类设备的吞吐能力限制为12Mbps（即12，000Kbps）。与HID设备相比，非HID类设备可以实现更高的吞吐能力，但是也需要开发定制驱动程序，终端用户则需要安装驱动程序。这就增加了应用的总开发时间。使用配置HID的USB MCU可以避免开发和安装驱动程序，但是前提是HID的吞吐能力能够满足应用的要求。

创建包含USB MCU的系统可以灵活地更改设计的各个方面，从而根据要求组合最佳的USB解决方案。例如，开发人员在设计通过USB通信向主机发送测量数据的医疗设备时可以更改USB MCU数据传递类型，以满足所需的USB MCU解决方案的吞吐能力限制，或者实现多接口设备，比如带同步HID接口的设备。设计新的USB应用时，开发人员可对每个USB选择方案的要求进行分析，然后选择最适合的方案。我们接下来探讨如何通过USB通信升级传统设计。

开发人员通过 USB 通信升级传统系统时可在为新设计提供的四个方案中任选一个，但是必须选择适合现有应用的USB解决方案，而不是设计一个适合USB解决方案的应用。此时，开发人员需考虑当前的通信方法、所需的USB数据吞吐能力和可供附加元器件使用的PCB空间。传统设计拥有成熟的与主机系统的通信方法。如果桥接设备中提供用于与主机通信的接口，那么增加固定功能USB通信桥接器是唯一的选择方案。在多数应用中，这种接口为UART接口。对于这些应用，可在设计中增加USB转UART通信桥接芯片。图4显示了如何使增加的桥接设备适合传统设计。(责任编辑：admin)

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