单片机开发中常用的几类USB接口芯片

### 单片机开发中常用的几类USB接口芯片：深入解析与应用 #### 引言 随着科技的不断发展，USB（Universal Serial Bus）通用串行总线因其通用性、高速度、热插拔及即插即用等显著优势，在数据采集、仪器控制等领域展现出了巨大的潜力，尤其是对于单片机的开发而言，USB接口芯片的应用变得日益关键。本文将深入探讨单片机开发中常用的几类USB接口芯片，旨在为开发者提供全面的技术指导。 #### USB接口模块的结构与接口芯片种类 USB接口模块主要由USB主机和USB设备组成，其中主机包含USB主控制器、USB系统软件和应用程序接口，而设备则涵盖USB总线接口层、USB逻辑设备层和功能模块。根据芯片结构的不同，USB接口芯片大致可以分为两大类： 1. **集成MCU的USB接口芯片**：这类芯片如CYPRESS公司的EZ-USB系列芯片或Atmel的AT43USB321，其内部集成微控制器（MCU），具备较强的处理能力，使得电路设计简单，调试方便，且电磁兼容性优异，降低了开发难度，缩短了开发周期。 2. **纯粹的USB接口芯片**：仅集成USB物理层和链路层功能，如Philips公司的PDIUSBD12和National Semiconductor公司的USBN9602。此类芯片成本较低，无需专用开发工具，适用于添加USB端口至任何微控制器上，但开发调试复杂度较高。 #### 常见USB接口芯片的开发 USB接口芯片的开发涉及硬件和软件两个方面，前者关注芯片与单片机功能模块的连接，后者则侧重于单片机固件的编写。 ##### EZ-USB系列接口芯片 EZ-USB系列，以其8051内核为基础，对于熟悉8051架构的开发者来说，使用起来更为得心应手。其中，AN2131QC是功能最为强大、引脚最齐全的型号，非常适合原型开发，提供了便捷的功能扩展途径。 - **AN2131QC的主要特点**： - 集成8051处理器，采用标准8051指令集，操作简便。 - 支持所有四种传输类型，最多可拥有31个USB端口。 - 执行效率高达4时钟周期，远超标准8051的12时钟周期。 - 具备虚拟插拔功能，可在不断开物理连接的情况下实现多次总线枚举。 - 配备双数据传送指针，提升数据传输速度。 - 提供多种固件引导方式和灵活的固件升级方案，包括USB总线下载、外置并行总线存储器以及串行存储器。 - **AN2131QC的电路配置**： - 在电流需求超过500mA时，需外接电源。工作电压3.3V，可通过LDO芯片（如AMS1117-3.3）实现电压转换。 - 电路配置中，特定引脚需通过电阻接地，用于上电测试。 - SCL和SDA管脚需通过上拉电阻连接，确保WAKEUP管脚不悬空。 - USB+和USB-端口应通过24Ω电阻接入，确保信号稳定。 #### 结语 在单片机开发中，合理选择和应用USB接口芯片对于提高系统的性能、降低开发成本至关重要。无论是集成MCU的芯片还是纯粹的USB接口芯片，各有千秋，开发者应根据项目需求和技术背景做出适宜的选择。未来，随着技术的不断创新，USB接口芯片的功能将更加完善，为单片机开发带来更多的可能性。