嵌入式應(yīng)用的USB3.0 鏈路共享

USB 3.0 端口可通過(guò)分離超高速端口和標(biāo)準(zhǔn) USB 2.0 端口來(lái)實(shí)現(xiàn)鏈路共享功能。目前，鏈路共享是賽普拉斯 HX3 USB 3.0 集線器控制器的獨(dú)有功能。本文將介紹如何在擴(kuò)展塢、筆記本電腦、電視機(jī)、機(jī)頂盒等嵌入式應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn) USB 3.0 鏈路共享。

HX3 控制器是賽普拉斯 USB 3.0 集線器控制器家族的產(chǎn)品，符合 USB 3.0 規(guī)范版本 1.0 標(biāo)準(zhǔn)。該款控制器的所有端口均支持超高速 （SS）、高速 （HS）、全速 （FS） 以及低速 （LS） 操作。它集成了終端電阻、上拉電阻和下拉電阻，并支持pin-straps引腳設(shè)置選項(xiàng)，以減少系統(tǒng)的整體物料成本。HX3 控制器配有賽普拉斯獨(dú)有的共享鏈路功能，能夠從四端口 USB 3.0 集線器提供 8 個(gè)下行 （DS） 端口。

共享鏈路功能可以將集線器的 USB 3.0 DS 端口分為嵌入式超高速端口和標(biāo)準(zhǔn) USB 2.0 端口。共享鏈路能夠支持多達(dá) 8 個(gè)來(lái)自四端口 USB 3.0 集線器的 DS 端口。而標(biāo)準(zhǔn) USB 3.0 端口配有 8 條信號(hào)線：2 條用于 USB 2.0 通信 （D +，D-），4 條用于超高速通信 （SSTX +，SSTX-，SSRX +，SSRX-），2 條用于 VBUS 和 GND 的電源線。如圖 1 所示。

圖 1標(biāo)準(zhǔn) USB3.0 端口（來(lái)源： 賽普拉斯）

VBUS 使能信號(hào) （DSx_PWREN） 能夠控制傳輸 VBUS 信號(hào)到已連接的 USB 3.0 設(shè)備。DSx_PWREN 信號(hào)與過(guò)流信號(hào) （DSx_OVRCURR） 一同實(shí)現(xiàn)可插拔 USB 3.0 端口的過(guò)流保護(hù)電路。當(dāng)端口出現(xiàn)過(guò)流，連接到端口電源開(kāi)關(guān)輸出使能引腳的 DSx_PWREN信號(hào) 能夠關(guān)閉端口電源。

而向后兼容性需要用到 USB 2.0 信號(hào)線。當(dāng)超高速設(shè)備（USB 3.0 設(shè)備）插入 USB 3.0 端口時(shí)，只有超高速線路能夠進(jìn)行通信，此時(shí)該特定端口的 USB 2.0 線路為空閑線路。同樣地，當(dāng)高速設(shè)備（USB 2.0 設(shè)備）插入 USB 3.0 端口時(shí)，超高速線路空閑。因此，在 USB 3.0 端口中，根據(jù)已連接的設(shè)備（超高速設(shè)備或 USB2.0 設(shè)備），任何指定時(shí)間的點(diǎn)，超高速線路或 USB 2.0 線路只有其中一種線路在運(yùn)行。

共享鏈路功能使 USB 3.0 DS 端口可分離為 2 個(gè)獨(dú)立端口，一個(gè)嵌入式超高速端口和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) USB 2.0 端口，從而有效地利用多余的線路。例如，如果嵌入式超高速設(shè)備（如 USB 3.0 攝像機(jī)）連接到其中一個(gè) DS 端口上，HX3 控制器能夠讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師使用該特定端口的 USB 2.0 信號(hào)來(lái)連接到標(biāo)準(zhǔn) USB 2.0 端口。圖 2 顯示了如何在系統(tǒng)中運(yùn)行鏈路共享端口。

在共享鏈路 DS 端口中，由于已經(jīng)嵌入了超高速端口，超高速設(shè)備可以通過(guò)電路板布線與超高速端口永久鏈接，因此不能向下兼容 USB 2.0。已啟用共享鏈路功能的系統(tǒng)不應(yīng)連接到 USB 2.0 主機(jī)或 USB 2.0 集線器，因?yàn)楣蚕礞溌烦咚?DS 端口不支持 USB 2.0 功能（例如 USB 2.0 主機(jī)或集線器），連接到共享鏈路的超高速嵌入式設(shè)備將無(wú)法正常工作。

圖 2示例： 筆記本電腦主板的共享鏈路端口（來(lái)源：賽普拉斯）

在通用型 USB 3.0 端口中，超高速通信出現(xiàn)故障時(shí)，所連接的 USB 3.0 設(shè)備將恢復(fù)為 USB 2.0 速度。然而，在共享鏈路端口中，這是沒(méi)辦法做到的。因?yàn)?USB 2.0 線路和超高速線路連接了兩個(gè)單獨(dú)的設(shè)備。為了克服這個(gè)限制，除了 USB 2.0 端口的電源使能控制引腳 （DSx_PWREN），共享鏈路還為嵌入式超高速端口（鏈路共享端口）實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的 VBUS 使能控制引腳（DSx_VBUSEN_SS）。這有助于對(duì)嵌入式超高速端口的電源進(jìn)行獨(dú)立控制。HX3 控制器偵測(cè)到超高速通信故障，將其已連接到嵌入式超高速設(shè)備的 VBUS 檢測(cè)引腳的 DSx_VBUSEN_SS 信號(hào)翻轉(zhuǎn)。該 DS 嵌入式超高速設(shè)備將重新枚舉，認(rèn)為此 VBUS 的翻轉(zhuǎn)為斷開(kāi)連接事件或連接事件。這就是 HX3 控制器獨(dú)有的共享鏈路功能。圖 3 顯示了共享鏈路端口的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

圖 3共享鏈路端口（來(lái)源： 賽普拉斯）