設(shè)計(jì)具有通用串行總線(USB)通信功能的應(yīng)用可使系統(tǒng)能夠通過(guò)各種USB主機(jī)設(shè)備進(jìn)行通信，并通過(guò)USB連接提供方便的電源選擇方案。如今的打印機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、媒體播放機(jī)、外部硬盤驅(qū)動(dòng)器和游戲機(jī)都采用USB協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)一條數(shù)據(jù)線同時(shí)提供電源和數(shù)據(jù)通信功能可以給應(yīng)用帶來(lái)方便和靈活性。USB通信可以設(shè)計(jì)成新系統(tǒng)或者增加到傳統(tǒng)系統(tǒng)中，通過(guò)增加固定功能USB通信橋接器或者帶定制USB固件的USB微控制器（MCU）來(lái)更新傳統(tǒng)系統(tǒng)。

各種USB開發(fā)選擇方案的主要折衷因素在于數(shù)據(jù)吞吐能力與開發(fā)時(shí)間以及是否需要USB專門知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。小型USB MCU和固定功能USB通信橋接器可為在設(shè)計(jì)中增加USB通信功能提供一種極具成本效益的解決方案。USB通信接口包括四個(gè)信號(hào)：D+、D-、接地信號(hào)和VBUS。D+和D-信號(hào)為差分?jǐn)?shù)據(jù)線路，VBUS信號(hào)是由USB主機(jī)設(shè)備提供的5V線路。VBUS信號(hào)用于指示USB端口中的USB數(shù)據(jù)線是否存在，但是它還能通過(guò)供電集線器向系統(tǒng)提供高達(dá)500mA的電源或者通過(guò)非供電集線器向系統(tǒng)提供100mA的電源。

帶5V至3V片上穩(wěn)壓器的MCU或固定功能USB通信橋接器可通過(guò)穩(wěn)壓器輸出來(lái)給整個(gè)應(yīng)用供電。此規(guī)格還支持各種不同尺寸和形狀的USB連接器，包括標(biāo)準(zhǔn)、迷你和微型連接器。各種USB連接器尺寸給開發(fā)人員提供了諸多在應(yīng)用中集成USB通信功能的選擇方案。

此外，此USB規(guī)格還支持單個(gè)總線連接多達(dá)127個(gè)設(shè)備，并支持各種設(shè)備類別，包括人機(jī)接口設(shè)備（HID）類，這類設(shè)備本身就受大多數(shù)操作系統(tǒng)支持，并且不需要安裝驅(qū)動(dòng)程序。主機(jī)在枚舉過(guò)程中確定相連的USB設(shè)備的類型。將USB設(shè)備插入主機(jī)后，USB設(shè)備將指示設(shè)備類型和要加載的驅(qū)動(dòng)程序的描述符發(fā)送給主機(jī)。

開發(fā)人員可以升級(jí)傳統(tǒng)系統(tǒng)以增加USB連接，也可以從頭開始設(shè)計(jì)包含USB的新系統(tǒng)。USB MCU或固定功能USB橋接器可以同時(shí)滿足這兩種方案。表1列出了在系統(tǒng)中增加USB通信功能的四種選擇方案以及對(duì)開發(fā)人員和終端用戶的要求。

選擇USB通信選擇方案取決于幾個(gè)因素，包括開發(fā)人員是升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)還是創(chuàng)建新系統(tǒng)。這里我們首先闡述如何設(shè)計(jì)具有USB功能的新系統(tǒng)。

開發(fā)人員在創(chuàng)建新系統(tǒng)時(shí)可以靈活選擇增加USB通信功能的最佳方法。他們可以USB MCU或固定功能USB通信橋接器為中心進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，然后為適合USB解決方案而對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行更改。例如，最初的印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)將包含USB設(shè)備和USB連接器等所有必需的元器件，電路板設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需要對(duì)它們進(jìn)行重新配置。此外，USB通信與系統(tǒng)的連接方法不受限制，開發(fā)人員可從上表中的四個(gè)USB通信選擇方案中任意選擇。

要在新系統(tǒng)中增加USB通信功能，固定功能USB通信橋接器可提供最簡(jiǎn)單的解決方案來(lái)，但是其靈活性最低。它們可作為HID或非HID固定功能USB通信橋接器提供，如USB轉(zhuǎn)UART虛擬COM端口（VCP）橋接器。使用這些通信橋接器時(shí)，由于不需要開發(fā)USB固件和驅(qū)動(dòng)程序，因此USB專門知識(shí)不是必需的。對(duì)于非HID類設(shè)備而言，制造商為不受支持的操作系統(tǒng)提供必需的驅(qū)動(dòng)程序。此外，制造商往往還提供動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL），為開發(fā)USB主機(jī)應(yīng)用提供幫助。無(wú)需開發(fā)USB固件、DLL和驅(qū)動(dòng)程序可以縮短應(yīng)用的面市時(shí)間。借助這種技術(shù)，USB接口不直接與目標(biāo)系統(tǒng)連接，而是另一種橋接設(shè)備接口比如UART、串行外設(shè)接口（SPI）或內(nèi)置集成電路（I2C），直接與目標(biāo)應(yīng)用連接。USB轉(zhuǎn)UART VCP橋接器（圖1）通過(guò)UART接口與目標(biāo)系統(tǒng)通信。

開發(fā)人員采用這種選擇方案為系統(tǒng)增加USB通信功能時(shí)必須確保目標(biāo)系統(tǒng)能夠通過(guò)UART接口進(jìn)行通信，同時(shí)考慮橋接設(shè)備的吞吐能力，該能力往往受UART通信速度限制。此外，開發(fā)人員需向終端用戶提供驅(qū)動(dòng)程序和驅(qū)動(dòng)程序安裝包。終端用戶需安裝驅(qū)動(dòng)程序才能使用該設(shè)備。在這個(gè)實(shí)例中，橋接設(shè)備作為USB主機(jī)系統(tǒng)的COM端口。需要固定功能USB通信橋接器（無(wú)需安裝主機(jī)端驅(qū)動(dòng)程序）的開發(fā)人員應(yīng)考慮HID通信橋接器。(責(zé)任編輯：admin)