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基于Microchip公司的USB5906六端口USB 3.1智能集线器控制方案

来源：中电网

2018-11-02

类别：工业控制

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拍明

原标题：Microchip USB5906六端口USB 3.1智能集线器控制方案

　　Microchip USB5906集线器是一款低功耗，可OEM配置的USB3.1 Gen 1集线器控制器，具有6个下行端口和嵌入式USB应用的高级功能。USB5906完全符合通用串行总线修订版3.1规范和USB2.0链路电源管理附录。USB5906在所有使能的下行端口上支持5Gbps超速(SS)，480Mbps高速(HS)，12Mbps全速(FS)和1.5Mbps低速(LS)USB下游设备。

　　USB5906通过专用的USB2.0集线器控制器支持传统的USB速度(HS/FS/LS)，这是五代Microchip集线器控制器的设计和经验，包括可靠性，互操作性和设备兼容性的经验。SuperSpeed集线器控制器与USB2.0集线器控制器并行工作，由于USB2.0流量较慢，可将5Gbps SS数据传输从瓶颈中解放出来。

　　USB5906集线器功能控制器使OEM可以使用“配置带”配置其系统。这些带可以简化配置过程，为USB3.1 Gen1端口和GPIO分配默认值。OEM可以禁用端口，启用电池充电，并在上电时将GPIO功能定义为默认分配，从而无需使用OTP或外部SPI ROM。

　　USB5906通过集成电池充电器检测电路支持下行电池充电，支持USB-IF电池充电(BC1.2)检测方法和大多数Apple设备。USB5906提供电池充电握手，并支持以下USB-IF BC1.2充电配置文件：

　　DCP：专用充电端口(无数据的电源块)

　　CDP：充电下行端口(1.5A带数据)

　　SDP：标准下行端口(0.5A带数据)

　　通过SMBus或OTP加载自定义配置文件

　　此外，USB5906包括许多强大和独特的功能，如：

　　集线器特性控制器，提供一个专用于USB到I2C/UART/SPI/GPIO接口的内部USB设备，允许通过USB接口监视，控制或配置外部电路或设备

　　FlexConnect，提供灵活的连接选项。USB5906的下行端口之一可以重新配置为上行端口，允许主设备控制集线器上的其他设备

　　PortSwap，它为USB差分对引脚位置增加了每个端口的可编程性。PortSwap允许将USB信号(D+/D-)直接对准连接器，以避免走线长度不均匀或PCB上的USB差分信号交叉

　　PHYBoost，下游端口收发器，提供高速USB信号驱动强度的可编程级别。PHYBoost尝试在受损的系统环境中恢复USB信号完整性。右图显示了一个示例，显示了在受损的系统环境中，在PHYBoost信号完整性恢复之前和之后的高速USB眼图

　　VariSense，控制USB接收器灵敏度，实现可编程的USB信号接收灵敏度。这种能力允许在次优的系统环境中操作，例如当使用捕获USB电缆时

　　Port Split，允许下游端口5和6的USB3.1 Gen1和USB2.0部分独立操作，并在特殊应用中并行枚举两个独立的设备

　　USB Power Delivery Billboard Device，当电力给付备用模式协商失败时，它允许内部设备作为Billboard类设备进行枚举。当发生故障时，Billboard设备将临时枚举到主机PC，如来自外部电源分配控制器的数字信号所示

　　USB5906可以通过内部默认设置进行配置。通过外部SPI ROM或OTP ROM支持定制OEM配置。所有端口控制信号引脚都处于固件控制之下，以便实现最大的操作灵活性，并且可作为GPIO用于客户特定的应用

　　USB5906可用于商业(0~+70℃)和工业(-40℃~+85℃)温度范围

　　USB5906亮点

　　USB集线器功能控制器集线器，带有6个USB3.1 Gen 1传统下行端口和USB类型-CTM上行端口

　　USB-IF电池充电器版本1.2支持上行和下行端口(DCP，CDP，SDP)

　　FlexConnect：下行端口能够与上行端口交换，允许主设备控制集线器上的其他设备

　　内部集线器功能控制器设备启用

　　支持USB至I2C/SPI/GPIO桥接端点

　　USB到内部集线器寄存器的写和读

　　支持USB Link电源管理(LPM)

　　通过OTP或SPI ROM提供增强的OEM配置选项

　　提供100引脚(12mm×12mm)，符合VQFN RoHS标准的封装

　　支持商业和工业级温度

　　USB5906目标应用

　　独立的USB集线器

　　笔记本电脑底座

　　PC主板

　　PC监视器底座

　　多功能USB3.1 Gen 1外设

　　USB5906主要优势

　　符合USB3.1 Gen 1标准5G

　　USB5906主要优势

　　USB3.1 Gen 1兼容5Gbps，480Mbps，12Mbps和1.5Mbps操作

　　5V容限USB2.0引脚

　　1.32V容限USB3.1 Gen 1引脚

　　集成终端和上拉/下拉电阻

　　本地USB Type-C支持

　　在USB Type-C使能端口上的集成多路复用器

　　USB3.1 Gen 1 PHY被禁用，直到检测到有效的USB C型连接，从而节省空闲电源

　　支持所有端口上最受欢迎的电池供电设备的电池充电

　　支持USB-IF电池充电器1.2(DCP，CDP，SDP)

　　Apple便携式产品充电器模拟

　　中国YD/T 1591-2006充电器仿真

　　中国YD/T 1591-2009充电器仿真

　　支持欧盟通用移动充电器

　　支持Microchip UCS100x系列电池充电控制器

　　支持更多的便携式设备

　　智能端口控制器操作

　　配套端口电源控制器的固件处理

　　片上微控制器

　　管理I/O，VBUS和其他信号

　　8KB RAM，64KB ROM

　　8KB一次性可编程(OTP)ROM，包括片上电荷泵

　　通过OTP ROM进行配置编程，SPI ROM或SMBus

　　FlexConnect：可逆的上游和下游端口1角色命令

　　PortSwap：可配置的USB 2.0差分对信号交换

　　PHYBoostTM：可编程USB收发器驱动强度，用于恢复信号完整性

　　VariSenseTM：可编程USB接收灵敏度

　　端口拆分：USB2.0和USB3.1 Gen1端口操作可以拆分为使用嵌入式USB3.x设备与USB2.0设备并行的自定义应用程序

　　支持USB供电广告牌设备，内部端口可以枚举为电力传送广告牌设备，以将电力传送备选模式协商故障情况传达给USB主机

　　兼容Microsoft Windows 10,8,7，XP，Apple OS X 10.4+和Linux集线器驱动程序

　　针对低功耗工作和低散热进行了优化

　　包装100引脚VQFN(12mm×12mm)

　　图1 USB5906内部框图

　　评估板EVB-USB5807/6

　　EVB-USB5806是一个演示和评估平台，为评估4层符合RoHS标准的印刷电路板(PCB)上的6端口SS/HS USB智能集线器USB5806提供必要的要求和接口选项。这将使用户能够了解产品，并加快USB5806与用户设计的集成。EVB-USB5806符合USB3.1(Gen1)规范，并支持超高速(SS)、高速(HS)、全速(FS)和低速(LS)USB信号，USB操作速度。评估平台支持符合USB2.0和USB3.1 Gen1标准的六个下行端口，所有下行端口(在任何时候最多为13A)电池充电，并配置为通过内部默认设置进行操作，并通过SMBus或通过外部16Mbit SPI闪存器件。EVB-USB5806演示了与Microsoft Windows 8x，Windows7，Windows XP，MacOS X10.4+和Linux hub驱动程序的兼容性。

　　评估板EVB-USB5807/6主要特性

　　采用Microchip的FlexConnect，PortSwap，PHYBoost和VariSense技术

　　USB5806采用100引脚QFN RoHS符合封装

　　符合USB3.1 Gen1(SS，HS，FS和LS操作)

　　USB引脚具有5V容差

　　自动操作

　　六个下游USB2.0/USB 3.1 Gen1端口

　　所有下行端口支持单独端口电源和过流检测。

　　所有下行端口可使用电池充电选择开关SW1(BC1.2或SE1，每端口最大2.1A)启用电池充电

　　板载SPI闪存用于外部可下载固件

　　低成本4层空间节省设计

　　从单电压(+12.0 V，调节)外部电源工作