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[原创] Microchip USB5906六端口USB 3.1智能集线器控制方案

关键词:USB 3.1 智能集线器 PC机 USB5906

时间:2016-12-26 14:56:21       作者:Microchip       来源:中电网

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
板载25 MHz晶振或外部时钟输入
单板+5.2V,6Amp稳压器。基于MCP19035的开关稳压器设计在使用12 V,85W电源时提供高达15A的5.2V电压
单板+3.3V,0.5Amp稳压器
单板机+1.2V,2安培调压器。
端口电源LED指示灯(注意:需要12V,85W电源)
SPI Flash活动蓝色LED指示灯。重置红色LED指示灯。绿色LED指示灯,用于5V,3.3V,1.2V电源
双色LED USB USB挂起指示灯(绿色=运行/黄色=挂起)
USB C型上行绿色LED充电能力指示:3A,1.5A,传统
每个USB C型下行端口上的SMBus电流监视器
用于外部台式电源的接线端子连接器
可拆卸/不可拆卸下行端口可以用开关SW2配置

图2 评估板EVB-USB5807/6框图

图3 评估板EVB-USB5807外形图

图4 评估板EVB-USB5806外形图

图5 评估板EVB-USB5807/6电路图
表 评估板EVB-USB5807/6材料清单




详情:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/00002242A.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/50002543A.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/EVB-USB5806-sch.PDF

 

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