CC BY
13интерфейсы
Новое семейство USB-мостов X-Chip
компании FTDI
В этом году шотландская компания FTDI отмечает свой 20-летний юбилей. Основанная в 1992 году, компания начинала свою деятельность с разработки чипсетов для материнских плат персональных компьютеров IBM. В 1996 году, после принятия первой спецификации USB 1.0, FTDI стала активно заниматься разработкой аппаратных мостов USB и драйверов для них, и с тех пор она является одной из ведущих компаний по разработке и производству специализированных микросхем для USB. К своему юбилею FTDI анонсировала новую серию аппаратных USB-мостов под маркой X-Chip. В статье дан обзор этой серии микросхем.
60 I компоненты
Сергей ДОЛГУШИН
dsa@efo.ru
В марте 2012 года компания FTDI представила разработчикам свою новую линейку микросхем семейства Х-СЫр. В него вошли семь типов аппаратных ШВ-мостов. В таблице 1 приведены основные функциональные характеристики новых микросхем. Для сравнения в правой части таблицы 1 дана информация по микросхемам предыдущих серий — FT232/245R и FT2232D.
Аналогично микросхемам серии R новые мосты имеют встроенный генератор и ПЗУ для хранения служебной и пользовательской информации.
Основные преимущества новых микросхем — это меньшие габариты корпуса и более низкая цена. Например, мосты FT200/201/220/221 можно рассматривать в качестве альтернативной замены для более дорогой FT2232D. Конечно, в них нет универсальности FT2232D, и они жестко сконфигурированы для реализации интерфейсов
SPI или IIC, зато стоимость нового решения будет в 2-3 раза меньше.
Микросхемы FT230/231 — функциональные аналоги FT232R. В данном случае с ценовой точки зрения может быть интересна микросхема FT230X. От FT232RL ее отличает отсутствие служебных линий интерфейса RS232 — DTR/DSR/DCD/RI. Оставлены только линии аппаратного контроля передачи — RTS и CTS.
Микросхема FT240X представляет собой аналог FT245RL. Из отличий можно отметить добавление двух конфигурируемых линий CBUS, которые могут выполнять ряд дополнительных функций по аналогии с тем, как это реализовано в FT232R. Список возможных вариантов приведен в таблице 2.
Текущие настройки линий CBUS хранятся во внутреннем ПЗУ микросхем. Изменить настройки можно с помощью API-функций драйвера D2xx или специализированной
конфигурационной утилиты FT Prog [1]. Изменения вступают в силу после перезагрузки моста.
Основной «изюминкой» новой серии микросхем является поддержка дополнительной спецификации к шине USB — Battery Charging Specification, v1.2 [3]. Эта спецификация определяет механизм поведения USB-устройств, когда они могут потреблять больший ток для зарядки батарей, чем предусмотрено стандартными спецификациями USB 2.0, USB 3.0 и OTG. В микросхемах серии X-Chip реализована функция, которая позволяет им самостоятельно определять,
Таблица 1. Аппаратные USB-мосты серии X-Chip
Микросхема FT200XD FT201X FT220X FT221X FT230X FT231X FT240X FT232R FT245R FT2232D
Функциональное назначение USB-IIC USB-IIC USB-SPI/FT1248 USB-SPI/FT1248 (8-бит) USB-UART (CTS/RTS) USB-UART rS/RTS/DTR/ 3SR/DCD/RI) USB-FIFO USB-UART USB-FIFO USB-UART/ =IFO/MPSSE а независимых канала)
(дв
Количество конфигурируемых линий СВиБ 1 6 1 1 4 4 2 5 - -
Логические уровни линий ввода/вывода 1,8-3,3 В (совместимы с 5-В логикой) 1,8-5 В 1,8-5 В 3-5 В
Скорость передачи 3,4 Мбит/с 3,4 Мбит/с 500 кбайт/с 1 Мбайт/с 3 МБод 3 МБод 1 Мбайт/с 3 МБод 1 Мбайт/с До 1 Мбайт/с (зависит от типа выходного интерфейса)
Температурный диапазон, °С -40...+85
Типовой потребляемый ток в рабочем режиме, мА 8-10 15 15 30
Тип корпуса 10-DFN 16-SSOP 16-QFN 16-SSOP 16-QFN 20-SS0P 20-QFN 16-SSO 16-QFN 20-SS0P 20-QFN 24-SSOP 24-QFN 28-SSOP 32-QFN 28-SSOP 32-QFN 48-LQFP
Таблица 2. Перечень функций линий CBUS
Функция линии CBUS Описание
TRI-STATE Линия CBUS переводится в третье состояние
DRIVE 1 Выход постоянно находится в состоянии «лог. 1»
DRIVE 0 Выход постоянно находится в состоянии «лог. 0»
TXDEN Управление передачей в режиме RS485 (только в мостах FT230X и FT231X)
PWREN# Линия переходит в состояние «лог. 0» после конфигурирования устройства, а в состояние «лог. 1» — при переходе в режим ожидания (Suspend)
TXLED# Индикация приема/передачи
RXLED#
TX&RXLED#
SLEEP# Линия переходит в состояние «лог. 0» при переходе моста в режим ожидания
CLK24MHz На выход подается частота от внутреннего генератора. Пока микросхема не сконфигурирована или находится в режиме ожидания, сигнал на выход не подается
CLK12MHz
CLK6MHz
GPIO Линии CBUS выступают в роли линий ввода/вывода общего назначения
BCD Charger Индикация типа подключения (порт USB или зарядный порт)
BCD Charger#
BitBang_WR# Стробы чтения/записи для режима BitBang
BitBang_RD#
VBUS Sense Вход для детектирования наличия напряжения Vbus
Time Stamp Линия переключается каждый раз, когда принимается токен SOF
Keep_Awake# Предупреждает переход в режим ожидания при отключении устройства от USB-порта
интерфейсы
компоненты
61
Рис. 2. Модуль UMFT231XC
к какому источнику совершается подключение — к USB-хосту или к порту DCP (Dedicated Charging Port). Под аббревиатурой DCP скрывается обычный сетевой адаптер со стандартным разъемом USB-A, к которому может быть подключено USB-устройство стандартным USB-кабелем.
Новые микросхемы FTDI могут автоматически определять, к какому порту
они подключены. В зависимости от типа порта они остаются в режиме ожидания (Suspend) или продолжают энумерацию на шине. Тип подключения индицируется состоянием линии BCD Charger. Специальный узел на кристалле, детектирующий тип подключения, работает независимо от состояния всего моста.
Пример использования этого режима описан в [4]. Один из вариантов управления спе-
циализированной микросхемой для зарядки батарей приведен на рис. 1. Линии BCD и PWREN являются выходами с открытым коллектором, поэтому они могут управлять делителем напрямую, без внешних ключей. Цепь из элементов R14 и R12 образует делитель, задающий зарядный ток при подключении устройства к зарядному порту. Резисторы R13 и R12 задают ток, если питание поступает от USB-шины.
По отношению к схеме, приведенной на рис. 1, необходимо помнить о двух аспектах. Первый касается линии PWREN, если она используется и для управления подачей питания на базовую часть схемы. В этом случае не рекомендуется использовать одну линию PWREN и для управления делителем, и для включения питания. Если у выбранной микросхемы есть свободные линии CBUS, то управление включением питания следует перевести на свободную линию.
Второй аспект касается работы линии SLEEP. Этот сигнал становится активным при переходе моста в режим ожидания. Но при подключении моста к зарядному порту он также автоматически переходит в этот режим и становится активным. Для предотвращения перехода линии SLEEP в активное состояние в последнем случае необходимо в настройках микросхемы установить бит "De-Activate Sleep" с помощью утилиты FT Prog.
Для тестирования нового режима работы своих микросхем компания FTDI предлагает специализированный отладочный модуль UMFT231XC на базе моста USB-UART FT231X (рис. 2).
Кроме модуля UMFT231XC производитель также предлагает два типа более простых модулей. Модули серии UMFT2xxXA выполнены в стандартном форм-факторе 0,3" DIP с шагом между выводами 2,54 мм (рис. 3). В зависимости от установленной на модуле микросхемы количество выводов различно. Более дешевые модули UMFT2xxXB (рис. 4) выполнены в виде USB флэш-диска.
Новые микросхемы X-Chip поддерживаются стандартными драйверами FTDI [1]. В настоящее время предлагаются драйверы для основных ОС: Windows, MAC OS, Linux и Android.
Рис. 4. Отладочный модуль UMFT2xxXB
В целом можно отметить, что новое семейство USB-мостов X-Chip получило новые полезные функции, а не является простым результатом совершенствования технологического процесса производства. Особый интерес для разработчиков могут представлять мосты USB-UART FT230X с сокращенным количеством линий интерфейса RS232 и USB-FIFO FT240X. Для серийных проектов переход на эти микросхемы со старых семейств FT232/245R будет более чем экономически оправдан. ■
Литература
1. Долгушин С. А. Аппаратные мосты FTDI // Компоненты и технологии. 2010.
№ 4.
2. www.ftdichip.com
3. USB Implementers Forum, Battery Charging Specification. Rev. 1.2. Dec. 7, 2010. http://www.usb.org/developers/devclass_docs/Battery_Charging_V1_2.zip
4. Application Note 175. Battery Charger Detection over USB with FT-X Devices.
