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[参考译文] TM4C129ENCPDT:USB 接口

Guru**** 1472385 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS2052B, TM4C1294NCPDT
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/875019/tm4c129encpdt-usb-interface

器件型号:TM4C129ENCPDT
主题中讨论的其他器件:TPS2052BTM4C1294NCPDT

TM4C129支持、

我有一个有关 TM4C129上 USB 使用的问题列表。  客户使用 TM4C129x 作为 USB 主机。  从设备是一个射频模块、通过6英寸或更短的电缆通过 USB 连接。  USB 电缆将在其产品中进行硬接线。  通过 USB 为射频模块提供电源(5V)。

问题:

1) 1)我是否需要屏蔽电缆? 如果是、 应如何端接屏蔽层?

 

2) 2)如果我从微型/无线电模块保留线路、非常短、一英寸或更短、那么我是否需要考虑45/90 Ω 布线?

 

3) 3)我看到了很多 USB 参考、我认为这是因为可以选择使用外部 phy。   如果我需要连接到处于从模式或 OTG 的无线电模块、我将需要 Tiva 的确切引脚是什么?  VBUS、D+、D-、接地?

 

4) 4)我能否在 OTG 模式下将它们连接在一起、如果是、这样做是否有好处?

 

5) 5) USB 接口将始终保持连接、因此是否仍需要 USB 检测和 VBUS?

 

6) 6)如果需要 VBUS、那么我需要的最小电路是多少? 我的空间有限、实际上不想添加5V 开关、因为我的设计中没有5V。 我只有12V、3.3V 和4V。  由于除了 VBUS 之外的任何器件都将提供5V 电压、我是否可以从12V 电压轨上使用真正简单的东西、例如电阻器和齐纳二极管?

 

7) 7)由于我们不为任何外部器件供电、我是否需要外部5V 电源?

谢谢、

Darren

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    我们的 USB 专家本周即将推出招聘活动、因此可能会延迟您的部分答案。 同时、请查看 TM4C129x 系统设计指南、因为它们是指 USB。

    http://www.ti.com/lit/an/spma056/spma056.pdf#page=37

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    [引用 user="Darren Jenkins"]2)如果我保留来自微/无线电模块的线路、非常短、一英寸或更小、那么我是否需要考虑45/90欧姆的布线?[/引用]

    您是否打算改用"45/90度线迹"?

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    [引用 USER="CB1_MOBILE"]

    Darren Jenkins
    2) 2)如果我从微型/无线电模块保留线路、非常短、一英寸或更短、那么我是否需要考虑45/90 Ω 布线?

    您是否打算改用"45/90度线迹"?

    [/报价]

    高速 USB (480Mbps)指定了90 Ω 差分布线阻抗。

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    谢谢-谢谢。   下面解释了我们是如何提出建议的:(我们使用的"目标"是有缺陷的-应该是、"您是否考虑过?"

    • 海报上注明了 MCU 和(未公开)射频模块之间的"超短(假设的 USB)电缆"-长度小于6"
    • 此外-客户的 MCU 板将 USB PCB 布线列为1英寸或更低-导致海报质疑严格"阻抗管理"的必要性
    • 我的团队了解到(尤其是对于这种高速设计)最佳的半导体设计将最高速的引脚排列放置在"最接近器件引脚排列阵列的"中心引脚"的位置!   (这样半导体的键合线就达到了"最短可能长度"。)  
    • 使用~6" USB 电缆似乎是"非标准"-因此(可能)偏离(通常) USB 电缆90欧姆(D+至 D-)阻抗。  

    这是这些因素的"组合"、以及引起关注的"电子设计文章"(摘录如下)。   如果 MCU 未在"引脚排列阵列中心"(几乎)附近找到(同时找到) D+和 D-、则过孔和/或布线角(弯曲)很可能...

    本文中的"电子设计"标题为"在480Mbit/s 的速率下、信号完整性成为 USB 2.0设计中的一个问题。"

    "但是、布线阻抗匹配是关键。   长运行会增加因交叉耦合和附近器件产生的噪声而导致信号衰减的风险。 同样、必须控制布线之间的距离。

    通过过孔运行信号会产生显著的阻抗变化。   即使是90°角也会产生问题。   随着数据速率的提高、这些尖角可以成为出色的天线、辐射能量。   它们还会影响布线阻抗不匹配、因为它们会在其中一个布线对上施加额外的长度。"

    我们认为、90欧姆是 USB 电缆的阻抗(D+和 D-之间应匹配)、45欧姆是串行电阻要求-施加在每条电缆上。   合规性规定(两者)适当的"布线阻抗匹配"以及"布线角规避"。

    我们要赞扬供应商海报"提前"(而非"提前假设/推出")提出了这些要点、从而降低了电路板性能。    (以及不可避免的"电路板旋转"。)

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    Darren、您好!

    我对软件更了解、但我将尝试并回答我对此实现能做的事情:

    [引用 user="Darren Jenkins"]1)电缆是否需要屏蔽? 如果是、 应如何终止屏蔽?[/引述]

    USB 2.0要求屏蔽电缆、但实际上最便宜的电缆没有正确屏蔽。

    屏蔽层应通过滤波器网络与电容器并联、其中包含非常高的电阻。

    "为了获得最佳的 ESD 和 EMI 性能、请创建一个机箱接地、USB 连接器的金属屏蔽层将连接到该接地。"

    有关机箱接地的详细信息、请参阅系统设计指南文档的第3.3.6节。

    [引用 user="Darren Jenkins"]2)如果我保留来自微/无线电模块的线路、非常短、一英寸或更小、那么我是否需要考虑45/90欧姆的布线?[/引用]

    有关布线布局、请参阅 Bob 之前发布的系统设计指南。

    [引用 user="Darren Jenkins">3)我看到了很多 USB 参考、我认为这是因为可以选择使用外部 phy。   如果我需要连接到处于从模式或 OTG 的无线电模块、我将需要 Tiva 的确切引脚是什么?  VBUS、D+、D-、接地?[/报价]

    OTG 模式需要 USB0DP (D+)、USB0DM (D-)、US0VBUS 和 USB0ID。 对于从机模式、不需要 USB0ID。 如果器件作为从器件自供电、则不需要 USB0VBUS。

    [引用 user="Darren Jenkins"] 4)我能否在 OTG 模式下将二者连接在一起,如果是,这样做是否有好处?[/引用]

    是的、但根据您的评论、我认为目前没有太多优势。 OTG 的理念是允许器件同时作为主机和从机、具体取决于所连接的设备、但根据目前提供的设备、选择主机/从机模式更有意义。

    [引用 user="Darren Jenkins"] 5) USB 接口将始终保持连接,因此是否仍需要 USB 检测和 VBUS?

    如果器件处于从模式且自供电且不由 USB 总线供电、则不需要 VBUS。

    [引用 USER="Darren Jenkins]6)如果需要 VBUS、那么我需要的最小电路是什么。 我的空间有限、实际上不想添加5V 开关、因为我的设计中没有5V。 我只有12V、3.3V 和4V。  由于除了 VBUS 之外的任何器件都将提供5V 电压、因此我能否从12V 电压轨上获得一个非常简单的东西、例如电阻器和齐纳二极管?[/引述]

    VBUS 引脚应提供5V 电压、无需外部组件。  错误说明: USB0VBUS 引脚 提供5V 电压。

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    因此、很明显、我有一个自供电的 USB 器件、但它只能在从模式下使用。 您是否说过、如果 Tiva 处于主控模式、它将在 VBUS 引脚上提供5V 电压、而无需任何外部电路?  

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    您好 Chris、

    是的、无论是在 D/S 还是 LaunchPad 设计中、我都看不到 VBUS 引脚在主机模式下都无法提供5V 电压的任何指示。  错误说明:  USB0VBUS 引脚  提供5V 电压。 在 LaunchPad 上、TPS2052B  是一个开关 、它根据 USB0EPEN 引脚向 VBUS 输出5V 外部信号。  提供5V 主电源的电流限制、如果 VBUS 根据 USB0EPEN 提供5V 电压、则用于切换、但不会提升 TM4C1294NCPDT 的实际输出电压。

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    拉尔夫

    那么、您认为 VBUS 将与提供给 TM4C1294NCPDT 的电压相同吗?  在本例中、我将为4C129提供3.3V 电压、因此 VBUS 将为3.3V?  

    感谢您的所有帮助、

    Chris  

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    您好 Chris、

    否 VBUS 应提供~5V 电压。

    我在 LaunchPad 上进行了测试、USB 端口悬空时电压为4.5V、连接到从器件时电压为4.88V。

    错误说明:  USB0VBUS 引脚  提供5V 电压。

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    拉尔夫

    为了让我更加困惑、我要在 TM4C129和单个从机模块之间添加一个 USB 通道的多个产品。 所有供应商都回来了、VBUS 是一个数字输入、不是电源、当然是一个电源。 他们说这是一个电源输入、可能需要20mA、但为了安全起见、他们说50-100mA。 我将尝试让它们锁定实际电流。  这意味着我有两个选项

    1) 1) Tiva 可以提供电流、我们完成了

    2) 2)我有一个3.9V 电压轨可用于提供电流

    这两个选项让我提出几个问题。

    Tiva 可以提供多大的电流?  

    如果我一直将 V_bus 直接连接到3.9V、是否存在任何问题? 我是否需要任何支持电路、或者直接连接是否会这样做? USB 将100%连接、因为它将是硬接线。  

    谢谢、

    Chris  

     

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    您好 Chris、

    我在这里迈出了重要的一步-我对我的最后的误解深表歉意、这导致我给你错误的答案。

    在我们的参考设计和数据表中进一步探索 USB 接口的设计方式后、很明显 USB0VBUS 引脚 不提供5V 电压。

    因此、您将需要 TM4C12x 外部的5V 电源来为 VBUS 提供5V 信号。

    使用我们的 LaunchPad 所做的工作、通常是一种推荐做法、由于我不正确地阅读原理图而产生误解、这种做法是使用 TPS2052B 等电源开关根据 USB0EPEN 信号来控制 VBUS 的输出。 USB 堆栈根据 USB 通信的特定状态处理器件的电源输出、并在配置为仅在需要时提供 VBUS 时切换 USB0EPEN。

    如果您有一个闭环系统、在该系统中您知道需要 VBUS 电源的器件将始终存在、而这些器件不关心 VBUS 是否始终存在、则可以放弃这种做法。 如果是这种情况、则您可以节省电路板空间、前提是您验证系统的工作方式与此类似。

    考虑到这一点、回到原来的问题:

    [引用 USER="Chris Eat峰会]6)如果需要 VBUS、那么我需要的最小电路是什么。 我的空间有限、实际上不想添加5V 开关、因为我的设计中没有5V。 我只有12V、3.3V 和4V。  由于除了 VBUS 之外的任何器件都将提供5V 电压、因此我能否从12V 电压轨上获得一个非常简单的东西、例如电阻器和齐纳二极管?[/引述]

    由于您提到的电流消耗、我会犹豫、只需使用一个电阻器和一个齐纳二极管就可以将12V 电压降至5V。 您可能在这里需要一个降压转换器、因为高达100mA 的7V 压降将需要一些非常简单的电阻器来处理正常运行时的降压、而这不会防止尖峰上潜在的更高电流消耗或错误情况、 因此、如果没有降压转换器、我就不会感到舒适。


    最后、我想在这里补充第二次道歉、以便在一开始引导您走上错误的道路。 几年前、我获得了器件的 USB 支持、因此我不是这些器件上的 USB 新手、但到目前为止、我所做的一切都是基于软件和 USB 堆栈的。 这是我从电压的角度来处理 VBUS 时遇到的第一个真正的问题、最后我犯了一些错误

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    如果"外部、非 TM4C129用户"可能... "打开和关闭 VBUS?"能否做到(既安全又更灵活?   (与"始终"存在的设计不同. 即、识别"已连接 的"USB 从设备需要定期复位(POR)和/或从设备发生故障的情况-这两种情况都通过(VBUS)电源管理/移除得到了极大增强!)

    当我与'129 & VBUS 的技能/线索不足-能够"切换并选择性地控制 VBUS"(正如过去提供的那样) 似乎值得考虑...

    供应商的拉尔夫"遵守了很多"、他远远不是"单独"、而是在运行 USB 提供的"许多角落和缝隙"。。

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    您好 CB1、

    完全同意。 我们需要进行一些仔细的系统设计、因此不能灵活地放弃在所有支持 USB 主机的 EVM 上使用的 VBUS 信号控制电路。 您可能可以将其用于 USB 记忆棒之类的东西、但更复杂的器件会遇到您提到的问题。 因此、需要在整个系统中进行验证、因为理论上可能听起来不错的东西可能会在 实际应用中带来太多潜在风险。

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    您好、Ralph、

    事实上,年轻的工作人员和我"觉得有必要写",这与 Summit 先生的说法相反," 如果需要 VBUS,我需要的最小电路是什么?"    

    多年来、除非:具有很好的特征、适当的使用和经过寿命测试、否则这种"最小电路"很可能会出现"控制限制和(甚至)风险因素!"

    我的员工建议"对 VBUS 执行命令/控制"似乎远远优于(任何)"固定、锁定的 VBUS"-这似乎是"最小电路!"的结果。    在"风险回报"方面-没有对比- VC (正确)回避了我们之前提到的大多数实施的"最小电路"、没有必要的纪律...    (很高兴您也同意...)