Конвертеры usb – последовательный интерфейс.
В качестве конвертера используется микросхема FT245R, которая характеризуется наличием на выходе последовательного интерфейса.
Основные характеристики микросхемы FT245R:
однокристальный двунаправленный преобразователь USB-FIFO;
буфер приема данных 384 байта с программируемым тайм-аутом по приему, буфер передачи 128 байт;
совместимость со спецификациями USB 1.1 и USB 2.0;
совместимость с интерфейсами хост контролеров UHCI/OHCI/EHCI;
5) напряжение питания от 4,4 до 5,25 В и интегральный стабилизатор напряжения 3,3В;
6) встроенная схема формирования сигналов “Сброс”;
7) встроенный умножитель частоты на 48МГц;
8) возможность программирования микросхем EEPROM с протоколом Microwire под управлением USB;
9) встроенный преобразователь уровней FIFO и управляющих сигналов.
Функциональная схема представлена на рисунке.
Рисунок 3.4.1 – Функциональная схема FT245R
Описание функциональных блоков. LDO регулятор генерирует напряжение 3,3 В для питания USB Transceiver, передающего байты выходного буфера в USB. Это требует реализуя внешнюю развязку, присоединить конденсатор к выходу 3,3 В регулятора. Это также дает напряжение 3,3 В на выход RSTOUT#. Основная функция этого блока – питание USB-трансивера и блока Reset Generator, по сравнению с функцией питания внешнего электронного устройства. Однако, если это необходимо, к этому выходу может быть и подключено внешнее электронное устройство, рассчитанное на 3,3 В и не потребляющее тока более чем 5 мА.
USB-трансивер обеспечивает передачу блоков информации с полной скоростью по USB-кабелю через интерфейсы USB1.1/1.0. Выходной драйвер обеспечивает напряжение 3,3 В, сигнализируя о скорости нарастания выходного напряжения, пока дифференциальный приемник и два простых приемника обеспечивают прием данных USB, определение условий SEO и USB reset.
USB DPLL блокирует входящую NRZI USB информацию и обеспечивает раздельную синхронизацию и передачу информационных сигналов от блока SIE.
6 МГц – овый резонатор генерирует тактовые импульсы частотой 6 МГц. Импульсы тактовой частоты приходят на множитель частоты. Можно использовать внешний 6МГц-овый кварцевый или керамический резонатор.
Множитель частоты преобразует импульсы 6МГц – ового резонатора в импульсы с частотой 12 МГц для SIE, USB protocol engine, FIFO. Также он вырабатывает частоту 48 МГц для USB DPLL.
Serial Interface Engine (SIE) выполняет преобразование информации из протокола USB в протокол серийного порта и наоборот. Трансляция производится с использованием методов stuffing/un-stuffing и CRC5/CRC16 generation/сhecking.
USB Protocol Engine управляет потоком информации от USB для контроля над конечной точкой. Оно управляет нижним уровнем протокола USB, создаваемым контроллером USB и командами для функционального контроля параметров FIFO.
FIFO буфер приема (128 байт). Информация передается от хоста USB к FIFO через выход USB в буфер приема FIFO и возвращается оттуда чтением FIFO с использованием RD#.
FIFO буфер передачи (384 байта). Информация, записанная на вход попадает в буфер передачи при установке WR#. Из буфера она передается хосту после отправки им запроса к конечной точке.
FIFO контроллер управляет передачей информации между внешними FIFO интерфейсами и FIFO буфером приема и передачи.
RESET генератор переключения обеспечивает надежный сброс питания устройства до включения питания внешней микросхемы. В дополнение, вход RESET# и выход RSTOUT# обеспечивают возможность сброса другим устройствам FT245R сбрасывать другие устройства соответственно. В течение сброса RSTOUT# устанавливается в "0", в противном случае – выход имеет потенциал 3,3 В, обеспечивающийся установленным на плате регулятором. RSTOUT# может быть использован для контроля внезапного отключения на USBDP прямо тогда, когда задержанному USB это необходимо. RSTOUT# может быть «0» когда около 5 мс питающее напряжение превышает 3,5 В и генератор запущен, и RESEТ# находится в «1». RESET# должен быть соединен с питающим напряжением (VCC), если не требуется сброс микросхемы от внешнего устройства или внешнего генератора.
Интерфейс EEPROM. Хотя FT245R может работать без EEPROM, дополнительная внешняя память 93C46 (93C56 или 93C66) может быть использована для установки собственных значений параметров USB, таких как USB VID, PID, Serial Number, Product Description Strings и Power Descriptor для OEM приложений. Другие параметры, контролируемые EEPROM, содержат удаленное включение устройства, изохронный режим передачи, программное отключение питания и дескриптор USB 2.0.
EEPROM должна иметь 16-ти битную расширенную структуру, такую как MicroChip 93LC46B или с подобными возможностями, 1Мб/сек скорости, питающим напряжением от 4,35 до 5,25 В. EEPROM может быть запрограммирована на микросхеме (программатором) или через USB с использованием утилит, доступных на сайте FTDI.
Рисунок 3.4.2 – Выводы FT245R
Таблица 3.4 – Назначение выводов
Рисунок 3.4.3 – Временная диаграмма цикла чтения
Рисунок 3.4.3 – Временя диаграмма цикла записи
Рисунок 3.4.5 – Схема подключения USB конвертора