Какая микросхема отвечает за usb

Микросхемы USB интерфейса

СР21хх – это двунаправленные преобразователи интерфейсов UART USB (мосты). Они предназначены для добавления интерфейса USB в различные приборы, построенные на базе микроконтроллеров и не имеющих интерфейса USB, а также для обновления уже существующих приборов, требующих перехода на современный интерфейс USB.

Микросхемы СР21хх – это интегрированное решение, на одном кристалле расположены:
— контроллер USB интерфейса спецификации 2.0, работающий в режиме USB-device со скоростью передачи данных до 12Мбит/сек
— контроллер UART с поддержкой всех модемных сигналов (линий квитирования)
— память EEPROM для хранения настроек микросхемы (например, Vendor ID, Product ID, Serial Number, Max Power и др)
— раздельные буферы с объемом более 512б для приема и передачи данных
— тактовый генератор на 48 МГц, поэтому в системе не потребуется внешний генератор
— регулятор напряжения позволяет подключать внешнюю нагрузку в режимах питания от шины.

Благодаря тому, что большинство элементов интегрировано на кристалле, для разработки преобразователей интерфейсов на основе микросхем СР21хх требуется минимальное количество внешних компонентов, только двух внешних фильтрующих конденсаторов на линию питания. Для обеспечения помехозащищенности микросхемы рекомендуется использовать подтягивающий резистор на 2 кОм (на линию /RESET). Также, для стойкости к электростатическим разрядам можно использовать защитные диоды.

Большинство микросхем имеют дополнительные I/O выводы, которые дают возможность управления по интерфейсу USB несколькими выводами микросхемы как линиями ввода/вывода общего назначения. Такая функция полезна для управления по интерфейсу USB логикой, создания интерфейсных преобразователей из USB в JTAG, SPI, I2C, IrDA, а также разработки однокристальных программаторов (например, для микроконтроллеров серии С8051Fxxx).

Набор драйверов для преобразователей CP21хx представлен двумя драйверами:
1. Драйвер USBXpress. Его основное назначение — работа с микросхемой в качестве USB-устройства. Для работы с данным драйвером выпускается библиотека для создания собственного программного обеспечения.
2. Драйвер виртуального COM-порта (virtual COM-port driver, VCP-driver), который является надстройкой над драйвером USBXpress. При установке этого драйвера в системе появляется дополнительный виртуальный COM-порт (COM3, COM4 и т.д.). Поэтому использование драйвера VCP является наиболее простым решением для задач обновления (апгрейда) уже существующих разработок, работавших ранее с COM-портом компьютера (RS-232). Драйвер поддерживается большинством операционных систем: Windows, Mac OS и Linux.

Изменять параметры микросхемы (Vendor ID, Product ID, Serial Number и др.) можно с помощью фирменной программы от SiLabs — CP21хx Set Ids. Вы можете создать собственный драйвер именно для вашего устройства с помощью программы CustomUSBDriverWizard.

Преимущества преобразователей интерфейсов SiLabs:
— использование микросхем не требует знаний основ USB интерфейса
— микросхемы CP21хx – это самый простой способ добавить USB интерфейс к уже существующим приборам
— компания-производитель предлагает полностью законченное и бесплатное программное обеспечение в виде библиотек программ и драйверов, которые позволяют легко и просто разрабатывать ПО даже без знания основ USB интерфейса
— миниатюрный корпус 4х4 мм QFN
— минимальное число внешних компонентов обвязки
— поддержка всех форматов последовательных интерфейсов со скоростью передачи данных до 12 МБит/с: UART, I2 C/SMBus, SPI and I2 S
— платы для разработки CP21xxEK
Все перечисленные особенности микросхем преобразователей CP21xx не встречаются ни у одних аналогичных микросхем других производителей, что делает их безусловными лидерами рынка.

Создание драйверов для преобразователей интерфейсов CP210x в среде Windows c использованием USB Express

knigechka

Сайт содержит тексты редких методических пособий, лабораторных и контрольных работ. Вообщем, то что трудно найти в сети но очень нужно для подготовки к экзаменам, в частности на заочной форме обучения.

Аппаратное обеспечение USB – с чего начать разработку

Почти все изготовители чипов производят элементы с интегрированным USB-соединением, так как USB-контакт можно найти почти в каждой облас­ти электроники. Соответственно и выбор многообразен, если не сказать — необозрим. В связи с этим выбор правильной микросхемы для собственных приложений не так-то легок, Несомненно, для этого нужно интересоваться и заниматься темой микроконтроллеров (ядром многих микросхем USB), что раньше, при последовательном или параллельном интерфейсе персональных компьютеров, было необходимо лишь условно. К тому же существует еще множество приложений для последовательных и параллельных интерфейсов ПК, которые в будущем должны будут заменены USB и нуждаются в простом соединении.

Если кто-то хочет иметь USB-соединение без (явно) интегрированного мик­роконтроллера, то для собственных экспериментов в расчет могут быть взяты лишь микросхемы USB тех изготовителей, которые предлагают USB-koh-вертер для последовательного или параллельного интерфейса,:

□ Profilic Technologie (технология Profilic) PL2303X— этот узел является конвертером USB/последовательный порт для USB 1.1 в корпусе SSOP-28. Дескрипторы прочно вмонтированы во внутреннем ПЗУ (ROM— Read Only Memory). Для собственного РГО или ID вендора, конечно же, понадо­бится внешнее EEProm, которое может быть подключено по двухпровод­ному соединению. Приложения ограничены сигнальными линиями по­следовательного интерфейса. Версия PL2303HX RevD имеет OTP-ROM (One time Programmable) и должна делать возможным использование по­следовательных сигналов в качестве 8 бит I/O (ввод/вывод);

□ Silicon Labs СР2102/103— в противоположность микросхеме Profilic Silicon Labs предлагает интегрированное EEProm с 1024 байтами в QFN-корпусе и 23 штырьковыми выводами для USB 2.0 Full Speed;

О MOSCHIP semiconductor MSC7820— MCS7820, находящийся в LQFP-корпусе с 48 штырьковыми выводами, поддерживает два последователь­ных интерфейса и в то же время передачу данных SIR-IrDA (инфракрас­ный), а также USB 2.0. Внешнее EEProm может быть подключено по двум линиям I2C;

О FTDI—компания FTDI предлагает множество микросхем USB для эму­ляции последовательного и параллельного интерфейсов. Так называемый режим Bit Bang Mode, который делает микросхему довольно интересной для других приложений, в своих первых версиях задумывался как простое дополнение программирования/соединения FPGA. FTDI свела воедино возможности преобразования из USB в другие последовательные интер­фейсы (как последовательных интерфейсов ПК) в так называемой области MPSSE (Multi-Protocol Synchronous Serial Engine). При помощи режима Bit Bang микросхема FT232R дала простор другим приложениям без допол­нительного микроконтроллера;

□ MAXIM — фирма Maxim со своими Мах3421 и Мах3420 предлагает две интересные микросхемы USB, которые имеют два прямых соединения микроконтроллера с преобразователем от USB 2.0 (Full Speed) auf SPI. Max3421 поддерживает изохронную передачу данных. Контроллер нахо­дится в TQFP-корпусе с 32 штырьковыми выводами. Помимо интерфейса SPI он имеет восемь других входов и выходов. Микросхема подготовлена в качестве USB-хоста для USB-OTG. Так как не поддерживается последо­вательный интерфейс ПК, то микросхемы могут открываться без дополни­тельного драйвера USB непосредственно через USB-драйвер Windows со стеком.

USB-флэш-адаптер и описание

Адаптер со стороны выхода имеет 10-полярный контакт, который, в зависи­мости от использования, разведен последовательно или параллельно (см. рис. 2.3 и 2.4).

Если смотреть сверху и направить USB-штекер от корпуса, то выводы 1 и 2 (GND) лежат на правой стороне: штырьковый вывод 1 в направлении чипа

U SB-контроллера, а штырьковый вывод 2 — в направлении нижнего края платы (рис. 3.2).

Монтаж FTD232R очень прост. Сопротивления от Rl до R8 в сигнальных ли­ниях составляют 256 Ом и понижают ток при возможном коротком замыка­нии.

Через FET1 и перемычку JP_Mcc на штырьковый вывод 4 штекера проводит­ся напряжение USB 5 В. Как только подключенный компьютер переключает­ся в режим Standby (спящий режим), FET1 констатирует, что USB-догово­ренности сохраняются, и потребление тока по USB соответственно незначи­тельно. R10 и С7 отвечают за то, чтобы включение происходило плавно.

С4 и С6 имеют соответствующую емкость в 100 мкФ, С5 имеет значение в 3,3 мкФ. С2 и СЗ (каждая по 22 пФ) служат уменьшению мешающих воздей­ствий.

Ферритовый сердечник (FB — Ferritkern) в напряжении питания VccUSB — это рекомендация производителя FTDI при чувствительности к помехам или повреждениям.

Штырьковый вывод 10 штекера ISP (четырехполярный штекер для плоского ленточного кабеля) проложен через перемычку JP_DDA на D4 и примонти-рован. Список элементов USB-адаптера приведен в табл. 3.1.

Контроллер флэш памяти с USB интерфейсом

В данной статье кратко описаны преимущества современных флэш-дисков и рассматривается микросхема контроллера, на основе которой можно создавать устройства флэш-памяти с интерфейсом USB. Кроме того, автор данной статьи предлагает собственный вариант практической реализации такого устройства.

Введение

В настоящее время устройства флэш-памяти приобрели большую популярность и завоевали всеобщее признание пользователей персональных компьютеров. Это стало возможно благодаря таким качествам накопителей данного типа, как компактность, малое энергопотребление, большой объем памяти, отсутствие движущихся частей, высокая надежность и простота использования. Самое широкое распространение получил вариант исполнения «memory stick» — память-палочка (рис. 1).

Кроме того, флэш-диски выпускаются в виде брелоков, авторучек, складных ножей, зажигалок, пластиковых карточек, наручных часов и т. п. (рис. 2).

Подобные варианты исполнения появились ради удобства пользования, для того, чтобы флэш-память была всегда под рукой, скрытно размещаясь в привычных предметах нашего быта. Все эти устройства имеют встроенный интерфейс USB, который обеспечивает связь флэш-диска с компьютером для записи и чтения данных. Флэш-диски гораздо удобнее и практичнее привычных, но морально устаревающих дискет, не говоря уже о гораздо большем объеме памяти и надежности хранения информации, чем у последних.

Существует также отдельная группа флэш-памяти в виде карточек, которые являются сменными носителями информации и вставляются в цифровые фотоаппараты, видеокамеры и даже в сотовые телефоны. К их числу относятся такие карточки, как CF (Compact Flash), MMC (Multi Media Card), SD (Secure Digital), XD (XD-Picture Card) и др. Эти накопители информации не имеют встроенного интерфейса USB и поэтому для связи с компьютером используют интерфейс устройства, в которое они включаются. Как правило, это тот же интерфейс USB или FireWire. Кроме того, для удобства пользования такими карточками уже созданы различные адаптеры, имеющие интерфейс USB для подключения к компьютеру и соединители для подключения флэш-карточек (рис. 3).

Благодаря таким адаптерам флэш-карточки могут быть использованы как миниатюрные автономные носители информации с объемом памяти в сотни мегабайт.

Несмотря на то, что в настоящее время вмире существует множество производителей флэш-дисков и всевозможных адаптеров для флэш-карточек, продолжается разработка новых видов и вариантов исполнения данных устройств. И на то есть веские причины. Все чаще и все большему количеству людей приходится работать с информацией. Это и обычные электронные документы, создаваемые в редакторах, и справочные данные, и различная конфиденциальная информация в виде логических имен и паролей для электронных почтовых ящиков и т. п. Кроме информации, флэш-диски могут хранить разные полезные программы, сканированные документы, электронные фотографии, музыку и даже фильмы. А присутствие интерфейса USB практически во всех современных компьютерах и его высокая скорость передачи данных позволяют сделать перенос информации с помощью флэш-дисков простой, удобной и быстрой операцией.

Многие отечественные предприятия, занимающиеся разработкой и производством электронной техники, могут наладить собственное производство подобных флэш-накопителей или внедрять их в собственные изделия. Ведь в настоящее время стоимость комплектующих для флэш-диска объемом 128 Мбайт составляет уже около $10, в то время как рыночная цена такого изделия может превышать $20. Кроме того, многочисленная армия любителей электроники вполне может самостоятельно изготовить простейший вариант флэш-диска для собственных нужд.

В связи с этим в рамках данной статьи автор предлагает рассмотреть собственный вариант практической реализации флэш-диска на основе одного из специализированных котроллеров флэш-памяти.

Обзор контроллеров

В настоящее время существует несколько производителей контроллеров флэш-памяти с интерфейсом USB 2.0 (USB 2.0 Flash Drive Controller). Например, компания Genesys Logic производит контроллер GL814E, а фирма SMSC — USB97C242. В начале 2004 года фирма Sigmatel анонсировала новый контроллер флэш-памяти STBD2010. В отличие от вышеназванных, данный контроллер максимально интегрирован и включает в себя все необходимые компоненты для построения готового устройства флэш-памяти с минимальным набором внешних элементов. Кроме того, он имеет современный малогабаритный корпус (рис. 4), что позволяет создавать на его основе миниатюрные устройства памяти.

Контроллер имеет две модификации: STBD2010 и STBD2011. Последняя модификация имеет некоторые преимущества перед первой. Поскольку обе модификации контроллеров имеют одинаковую структуру и полностью совместимы по выводам корпуса, здесь приводится обзор для обеих моделей контроллера с указанием отличий.

Вначале рассмотрим основные характеристики контроллера. Контроллер STBD2010/2011 имеет встроенный интерфейс USB и полностью совместим со спецификацией USB 2.0 для высокоскоростных операций. Он обеспечивает управление микросхемами флэш-памяти с архитектурой NAND. Имея очень маленький размер корпуса, контроллер позволяет создавать устройства с миниатюрными размерами. Встроенный в контроллер интерфейс внешней флэш-памяти обеспечивает обслуживание от одной до четырех микросхем памяти с 8- и 16-битной организацией шины данных. Объем каждой из четырех микросхем памяти может достигать 2 Гбит. Таким образом, суммарный объем поддерживаемых контроллером микросхем памяти может достигать 8 Гбит. Контроллер обладает свойством автоматического конфигурирования типа памяти и обеспечивает поддержку следующих типов микросхем флэш-памяти:

• флэш-память NAND с технологией Binary или SLC (Single Level Cell);
• флэш-память NAND с технологией MLC (Multi-Level Cell) (только STBD2011);
• флэш-память AG-AND (только STBD2011).

К числу изготовителей подобных типов микросхем памяти относятся такие известные фирмы, как Samsung, Toshiba, SanDisk, ST Microelectronics и др.

Контроллер обладает блоком аппаратной коррекции ошибок (ECC), что обеспечивает достоверность переносимых данных без необходимости дополнительной программной обработки данных.

Встроенный в контроллер регулятор напряжения обеспечивает подключаемые микросхемы флэш-памяти необходимым для них напряжением питания 3,3 и 1,8 В без использования внешних стабилизаторов напряжения и других дополнительных элементов. Входным источником питания для контроллера служит источник напряжения 5 В интерфейса USB.

Для синхронизации всех процессов внутри контроллера имеется встроенный синтезатор частот, который работает совместно с внешним кварцевым резонатором, задающим тактовую частоту 24 МГц.

Рассмотрим структурную схему контроллера (рис. 5).

Как видно из структуры контроллера, в его состав входят блоки для поддержки интерфейса USB и работы с флэш-памятью. Протокол интерфейса USB и флэш-памяти поддерживается встроенным микроконтроллером High Performance Microcontroller, который использует для своей работы встроенную постоянную память программ ROM и оперативную память RAM. Поддержка интерфейса USB осуществляется с помощью блока высокоскоростного приемопередатчика USB2.0 Hi-Speed Transceiver и устройства управления USB2.0 Hi-Speed Device Controller. Внутренний синтезатор частот PLL обеспечивает необходимую синхронизацию работы всех внутренних устройств с помощью внешнего кварцевого резонатора на 24 МГц. Блок GPIO обеспечивает внешнее управление и индикацию режима работы контроллера. Связь контроллера с флэш-памятью осуществляется через интерфейс памяти Flash Memory Interface. Встроенный регулятор напряжения Voltage Regulators формирует из входного напряжения 5 В, поступающего от интерфейса USB, необходимые для работы ядра контроллера и внешних микросхем памяти напряжения питания 3,3 и 1,8 В.

Контроллер выпускается в современном малогабаритном 48-выводном корпусе типа QFN размером всего 77 мм.

В таблице 1 приведены основные эксплуатационно-технические характеристики данной микросхемы.

Типовая структурная схема подключения микросхем памяти к контроллеру показана на рис. 6.

У ноутбука не работают USB порты или ремонт южного моста

С какими-либо неполадками в работе техники рано или поздно сталкивается каждый пользователь у ноутбука не работают USB порты или ремонт южного моста. Самое неприятное в том, что если происходит поломка порта, то они выходят из строя все разом.
Пытаясь справится с ремонтом самостоятельно, вы пробуете произвести механическую очистку USB-выхода, обновляете всевозможные драйвера и даже переустанавливаете всю операционную систему, но безуспешно. В таком случае остается единственный вариант устранения поломки — ремонт южного моста.

Южным мостом в среде IT-специалистов называют один из контроллеров материнской платы, отвечающий за функционирование, как всего компьютера, так и отдельных периферийных устройств. Данная микросхема отвечает за старт работы компьютера, функционирование USB-портов, DVD-выходов, тачскринов и даже аудио-кодеков. Поэтому отказ во включении и «беспричинное» зависание ноутбука так же могут говорить о выходе из строя этого важного контроллера.

Причины выхода из строя южного моста

Данный контроллер принимает весь удар на себя, в отличие от северного моста, ведь он работает с внешними устройствами и часто служит своеобразным щитом для системной платы.

— распространенная причина поломки- банальный перегрев. Недостаток охлаждения, либо короткое замыкание в контактах USB-выходов, приводит к повышению температуры в области микрочипа и выгоранию части электронной схемы на кристаллах данного чипа.

— микросхема южного моста может не только перегореть, но и просто отслоиться. В результате перегрева, место припоя плавится, что приводит к отслаиванию корпуса чипа от материнской платы. Таким образом, функционирование южного моста может быть нарушено как частично, так и полностью.

— еще одной распространенной причиной выгорания контроллера может стать накопленное на USB-флешке статическое электричество. Когда внешнее устройство подключается к ноутбуку, происходит удар по южному мосту, который пробивает цепи микросхемы и происходит выгорание.

Что делать, если южный мост не исправен

В случае полного или частичного выгорания, микросхему придется менять полностью. Если произошла лишь отслойка южного моста, то можно обойтись реболлингом — произвести демонтаж и заново установить ее на место.

Та и другая процедура ремонта довольно сложная и требует от мастера не только наличие специального инструмента (особый трафарет, шарики припоя), но и высокую квалификацию специалиста. Поэтому, для устранения неполадки следует обращаться в сервисные центры, которые проведут качественный и быстрый ремонт.

Как избежать выгорания южного моста

Первое правило, которое поможет вам избежать выхода из строя контроллера южного моста — аккуратное и внимательное обращение с внешними устройствами, сопрягаемыми с вашим девайсом. Не ленитесь отключать внешнее устройство перед извлечением.

Второй момент — следите за системой охлаждения ноутбука, избегайте его перегревания. Не используйте на мягких ворсистых поверхностях и не ставьте себе на колени.

И напоследок — исключите возможный пролив жидкости на ноутбук, не роняйте его и не закрывайте слишком резко, чтобы избежать механического повреждения платы.