为嵌入式应用增加USB功能的设计考虑(3)

从硬件层面看，现有的PCB需进行重新设计，以使USB设备和USB连接器适合现有的电路板。从软件层面看，USB转UART设备的制造商一般会为开发人员提供VCP驱动程序，因此无需开发驱动程序。在这个实例中，桥接设备的吞吐能力限制是UART接口的波特率。只要桥接设备能够支持应用所需的波特率，吞吐能力就不存在问题。设备将仍作为USB主机的COM端口，这样传统主机应用不需要进行修改即可正常工作。传统设计与升级的设计之间的主要区别在于通过USB提供与主机的接口以及需要终端用户安装驱动程序。

如果需要无驱动程序的选择方案，HID固定功能USB通信桥接器就是一个可能的解决方案。选择此方案时，其设计考虑因素与VCP固定功能通信桥接器的考虑因素相同，但是此桥接器的吞吐能力限定为64KBps，这是最高HID吞吐能力。在上述传统设计升级的实例中，开发人员可以使用HID USB转UART桥接器，但是设备不作为主机系统的COM端口，而是作为HID。这样，传统主机应用如不进行修改将无法正常工作。尽管此解决方案无需安装驱动程序，但是现有的主机应用需进行修改后才能与HID OS 应用程序编程接口（API）通信，而不是与COM端口API通信。固定功能USB通信桥接器是大多数传统设计升级的理想选择，因为它们可以为在设计中增加USB通信提供最简单的解决方案，且无需USB专门知识。

对于需要更高吞吐能力、额外功能或定制USB固件的传统设计，USB MCU是最佳选择。新设计方案的许多设计考虑因素都适用于此方案。由于开发人员必须编写所有的USB固件，因此该选择方案需要一定的USB专门知识。VCP USB设备还需开发和安装驱动程序。USB MCU必须具有通过GPIO引脚或系统管理总线（SMBus）或SPI等外设接口与现有传统应用进行通信的途径（图5）。

此外，需通过增加额外元器件对现有PCB进行重新设计。若开发人员所需的吞吐能力比桥接设备所能实现的吞吐能力高或者使用桥接设备无法实现的通信方法，使用USB MCU升级传统应用是最佳选择。

选择在设计中增加固定功能通信桥还是增加USB MCU，取决于目标应用、开发人员的USB经验和开发时间。使用USB MCU可提供最高的灵活性，但也需要USB专门知识，并且可能需要开发驱动程序。选择固定功能USB通信桥接器无需任何USB固件，也不需要开发驱动程序，这样就缩短了总开发时间。这是在系统中增加USB只进行极少的重新设计的最简单方法。

在系统中增加USB功能可以实现与各种USB主机设备的通信，同时能以一根数据线增加500mA的电源方案，因此可为应用带来方便和灵活性。小型USB MCU和固定功能USB通信桥接器可为在新设计或传统系统中增加USB通信功能提供极具成本效益的方案。