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TB-064
第6章
USB 晶片組總覽
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USB 晶片組的簡介
主機端 USB 主控制器晶片組
USB 集線器晶片組
USB 收發器
特定介面之橋接晶片組
USB 主/從介面晶片組
具備 USB 單元的微處理機
USB OTG 晶片組
USB 晶片的選擇與評估
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USB 晶片組的簡介
 主機端 USB 主控制器晶片組
 集線器晶片組
 特定介面之橋接晶片組，如 USB 轉 RS-232 或是
USB 轉 ATA/ATAPI 等
 USB 收發器
 USB 主/從介面晶片組
 內含 USB 單元的微處理機（MPU）
 USB OTG 晶片組。
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主機端 USB 主控制器晶片組
USB 主控制器晶片組負責實現 PC 主機和 USB 裝置之
間的實體資料傳輸，是構成 USB 主機的必需零件。
Intel 公司在 1996 年 2 月首次推出了支援 USB 1.0 功能
的 440Hx 和 440Vx PCI 晶片組，其實現 USB 主控制器
介面的模組為 82371SB。此晶片組表示了 USB 主控制
器晶片的正式誕生，但其是整合在 PCI 控制器中的。
世界上第一個單晶片型的 USB 2.0 主控制器晶片組是
2001 年 6 月 NEC 公司發布的μPD720100，它具有 5 個
USB 埠，並支援 PCI 匯流排。
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USB 集線器晶片組
USB 集線器晶片組負責將一個 USB 上游埠轉化為多個下
游埠，它是構成 USB 集線器的必需零件。有一些集線器
晶片提供了驅動周邊電路的 I/O 埠，可構成 USB複合式
裝置，世界第一顆巨量 USB 2.0 集線器晶片是NEC 公司
發布的μPD720110，它支援 4個下游埠。
集線器晶片組的應用上，有的是單獨集線器設計，有些
應用在複合式裝置的設計上。例如，CY7C66013C 與
CY7C66113 C 即是應用在複合式裝置上，其具備用來與
USB 集線器整合之用的一個全速USB微控制。因此，每
一個裝置能夠很方便地整合集線器的周邊功能。
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USB 收發器
ULPI 標準制定團隊是由 USB 業界領導廠商組成，成
員包括 Conexant、Mentor Graphics、NXP、SMSC 和
TransDimension 等公司。ULPI 規範是免授權金的，其
最 終 版 本 1.1 的 ULPI 規 範 可 以 從 其 網 站 （ www.
ulpi.org）下載取得。而目前一些 USB 晶片組製造商亦
遵循此協定的規範，推出符合 ULPI 規格的 USB 收發
器。因此，收發器部分就可以區分為低速/全速收發器、
高速 UTMI 或 ULPI 等部分來分類。
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特定介面之橋接晶片組
UART 轉 USB 橋接器
 CP2102/CP2103（Silicon Laboratories）
 FT232R，FT2232，FT232BM，FT232BL & FT232BQ（FTDI）
 PL-2303（Prolific）
 6858，USB to RS232 Bridge Controller（OTi）
 TUSB3410，RS232/IrDA Serial-to-USB Converter（TI）
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IDE 轉 USB 橋接器
 威盛，VIA
 TI
 旺玖，Prolific
 NEC
 世紀民生，Myson Century
 揚智科技，ALi
 Cypress
 OTi
 創惟科技，Genesys Logic
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USB 主/從介面晶片組
所謂的 USB 介面晶片組，即是僅包含 USB 串列介面引擎（SIE）、
FIFO 記憶體、收發器以及電壓調整器等功能的晶片組。
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USB 從裝置晶片組
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具備 USB 單元的微處理機
這是一種專為針對某種特殊目的所發展的專用 USB 微
處理機。而一般 USB 微處理機內包含泛用型的 CPU
或 MPU。
USB 微處理機負責實現周邊裝置和 USB 主機間的實體
資料傳輸，是構成 USB 周邊裝置的必需零件。而根據
其所支援的傳輸速率，可以分為低速裝置晶片組、全
速裝置晶片組和高速裝置晶片組。
通常這些 USB 晶片都含有多個驅動周邊電路的 I/O 埠，
以實現 USB 周邊裝置的特殊功能。
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Cypress 低速裝置晶片組
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Cypress 全速裝置晶片組
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Cypress 高速裝置晶片組
USB 2.0 將 PC 周邊的速度拉到 480Mbps，比原來 USB 1.1 還要快上
40 倍。USB 2.0 是向上與向下相容 USB 1.1 技術，可以讓消費者使用
原先已經擁有的 USB 1.1 裝置。而在 USB 2.0 規格上，Cypress 是提
供第一顆 USB 2.0 晶片組，也是最完整的解決方案。不僅具備低單價
的 USB 2.0 收發器，也針對大多數的應用方式，提出具體實現功能。
 EZ-USB FX2LP：針對匯流排供電的周邊裝置，所設計的低功率
（匯流排供電）可程式化 MCU，並與 EZ-USB FX2 pin-for-pin 相
容。
 EZ-USB SX2：具備智慧型串列介面引擎（SIE）可自動處理低階的
USB 協定，並縮短 USB 學習時間。
 EZ-USB TX2：高速 UTMI 相容的收發器。
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CY7C68013/4/5/6A -EZ-USB FX2LP
 增強型 8051 控制器，可以執行 12、24 或 48MHz 的頻率。
 具備 96 Mbytes 突發資料傳輸率的能力。
 具有 7 個高達為 512 Bytes 巨量端點以及高達 1024 Bytes 等
時端點大小。
 8 KBytes RAM。
 56-pins SSOP、100-pins TQFP 以及 128-pins TQFP 包裝。
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CY7C68001-EZ-USB SX2
 USB SIE 從裝置。
 支援高速（480 Mbps）或是全速（12 Mbps）。
 8/16-bits 資料匯流排。
 5 個端點，最大可達 512 Bytes 的巨量端點及 1024 Bytes 的等
時端點。
 4KByte FIFO。
 I2C 匯流排主控制器（100KHz 或 400KHz）。
 3.3V 操作電壓，24MHz 外部震盪頻率。
 外部處理器能夠控制 I2C 主裝置。
 使用 56-pins SSOP 包裝。
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USB OTG 晶片組
 NXP
 ISP1362：USB OTG 雙角色主機／周邊控制器
 ISP1761：高速 OTG 控制器
 Cypress
 EZ-OTGTM：CY7C67200，具備 4-port 的嵌入式主/從控
制器的微處理器。
 EZ-HostTM：CY7C67300，具備 2-port USB OTG控制器的
微處理器。
 MicroChip：PIC24F 系列、PIC32 系列
 Atmel：AT90USB 微控制器系列
 CHESEN，巨盛電子：CSC3700 系列單晶片
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USB 晶片的選擇與評估
1. 首先決定所要開發產品的特性為何？
2. 決定何種傳輸速度可以符合需求？
3. 對資料傳輸時間的要求？
4. 是否需要非同步傳輸？
5. 是否需要每隔多少 ms 傳輸一次？
6. 裝置是否為自我供電或匯流排供電？
7. 電源控制上是否需要中止模式？
8. 裝置是否符合標準的群組？何種群組？
9. 哪一種 USB 晶片組符合所有的需求？
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