基于FT600器件實現(xiàn)USB 3.0功能

與 USB 2.0 相比，USB 3.0 SuperSpeed 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)速率提高了一個數(shù)量級，從而為工程師提供了解決數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用場景所需的能力。但是，正在出現(xiàn)的一些熱點可能會減緩工程界采用這種下一代接口的速度。

市場研究公司 Global Industry Analysts 今年早些時候編制和發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，到 2020 年，支持 USB 3.0 的設(shè)備的全球銷量將達(dá)到 30 億臺大關(guān)。在此期間，亞太地區(qū)可能會主導(dǎo)需求（預(yù)計復(fù)合年增長率為 36%）。

迄今為止，實現(xiàn) USB 3.0 技術(shù)的最佳機(jī)會之一就是將數(shù)據(jù)批量傳輸?shù)酵獠看鎯υO(shè)備。在這個應(yīng)用程序中，可以提供的額外速度具有巨大的好處，可以避免越來越常見的數(shù)據(jù)阻塞。需要注意的是，USB 3.0 不僅僅是一種以消費者為主導(dǎo)的現(xiàn)象。預(yù)計的市場增長和工程師對該標(biāo)準(zhǔn)日益增長的興趣將帶來幾個額外的動力，每一個都將產(chǎn)生重大影響。導(dǎo)致該市場領(lǐng)域成熟的其他關(guān)鍵驅(qū)動因素包括更高性能的安全設(shè)備和工業(yè)數(shù)據(jù)采集硬件，以及醫(yī)療成像和高清 （HD） 顯示系統(tǒng)在數(shù)字標(biāo)牌、銷售點單元、等等

USB 3.0 功能和用途

USB 3.0 的未來看起來很繁榮，它提供了與最初使 USB 接口如此受歡迎的相同的即插即用連接，并幫助它成為世界上最普遍的接口技術(shù)（每年出貨超過 30 億個端口），但有一些額外的優(yōu)勢。它可以通過全雙工 I/O 結(jié)構(gòu)以高達(dá) 5 Gbps 的速率傳輸數(shù)據(jù)，而 USB 2.0 可以達(dá)到 480 Mbps。此外，它將功率輸出從 2.0 的 10 W 提升到 100 W。因此，它在現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計中的部署范圍要大得多。

USB 3.0 與 2.0 版本的向后兼容性是另一個優(yōu)點，便于升級現(xiàn)有設(shè)備。與其他互連技術(shù)相比，它的性能優(yōu)于最新 FireWire 版本的 800 Mbps 和 CameraLink 的 2.08 Gbps，同時比 HDMI 更通用。有限的操作系統(tǒng)支持可能對其施加了一段時間的限制，但現(xiàn)在 USB 3.0 可以與 Linux 一起使用，它對嵌入式行業(yè)的各個方面都有更大的希望。

USB 3.0 在消費領(lǐng)域之外的一個重要前景是工業(yè)數(shù)據(jù)記錄，例如監(jiān)控通過管道的液體流動，從而可以防止泄漏和堵塞，或者環(huán)境傳感系統(tǒng)，可以確?？諝鈧鞑サ乃交衔锘蛭⒘２怀^安全閾值。另一個例子是多媒體內(nèi)容的傳輸。USB 3.0 支持 120 Hz 的 1920 x 1080 像素視頻，具有充足的可用帶寬。高清圖像數(shù)據(jù)可以以允許流暢的視頻播放而不會出現(xiàn)任何滯后或失真的幀速率顯示。

由于不需要多條電纜，因此降低了部署成本并節(jié)省了寶貴的空間。它可以用于機(jī)器視覺，支持更高分辨率的圖像傳感器，從而可以更快地檢查工廠生產(chǎn)線上的物品。因此，可以在提高輸出水平的同時維持質(zhì)量控制基準(zhǔn)。

監(jiān)控攝像頭可以從這項技術(shù)中受益，為觀察交通提供更高的圖像清晰度（以便在違反法律時識別車牌）。USB 3.0 肯定會受到關(guān)注的另一個地方是 3D 成像，其中成排的相機(jī)可以同時從多個角度拍攝照片，用于沉浸式游戲或用于安裝假肢的身體成像。

支持 USB 3.0 的 IC

很明顯，USB 3.0 有很多可能性，但必須注意的是，迄今為止，支持該標(biāo)準(zhǔn)的可用半導(dǎo)體解決方案有其局限性。造成這種情況的一個關(guān)鍵因素是這些 IC 主要基于微控制器 （MCU）。現(xiàn)在人們對它們在大部分應(yīng)用中的適用性提出了質(zhì)疑。

由于需要創(chuàng)建、編譯和調(diào)試大量代碼來操作組成的 MCU 元件，第一波 USB 3.0 接口設(shè)備已經(jīng)證明其實現(xiàn)起來很復(fù)雜。他們需要經(jīng)驗豐富的工程團(tuán)隊和大量的開發(fā)時間。這些 IC 中的 MCU 內(nèi)核也使單位成本相對較高，并且也占用了相當(dāng)大的電路板面積。此外，還需要考慮增加的功耗。USB 3.0 系統(tǒng)設(shè)計需要一種 MCU 方法的替代方法，該方法可以解決材料清單問題、電路板空間利用率和功率預(yù)算。

FTDI Chip 的 FT600/1 USB 3.0 到 FIFO 橋接設(shè)備可以提供 3.2 Gbps 的數(shù)據(jù)突發(fā)速率。FT600 有一個 16 位寬的 FIFO 總線接口，而 FT601 有一個 32 位寬的總線接口。作為它們的基礎(chǔ)，它們具有專有的硬連線 32 位、100 MHz 處理器內(nèi)核，可控制每個 IC 的內(nèi)部子單元。這減少了需要編寫的代碼量。

FT600 系列中的器件具有兩種接口模式，一種針對簡單直接實施進(jìn)行了優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)同步 245 FIFO 模式，以及一種支持多達(dá)四個邏輯 FIFO 通道和針對更高吞吐量而優(yōu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的多通道 FIFO 模式，以及提供更多的系統(tǒng)設(shè)計靈活性。

作者：Gordon Lunn，Chee Ee Lee

審核編輯：郭婷