【導讀】設計一個(gè)使用高速信號進(jìn)行數據傳輸的系統有時(shí)是十分困難的，尤其是當可供選擇的通信協(xié)議十分繁多的時(shí)候。。雖然很多通信協(xié)議都是高速信號的理想選擇，但其中有一個(gè)協(xié)議特別受歡迎，那就是USB協(xié)議。它通常和游戲、汽車(chē)音響主機、PC和筆記本電腦應用聯(lián)系在一起。由于支持多種類(lèi)型的數據傳輸和高功率充電，USB協(xié)議已成為一種更通用的高速數據協(xié)議、接口和電纜規范。圖1展示了USB自1998年發(fā)布以來(lái)的發(fā)展歷程。
圖1：USB協(xié)議的發(fā)展歷程——2019年發(fā)布USB 4.0
為了讓您了解USB協(xié)議是否適合您的系統并滿(mǎn)足您的高速接口需求，我們?yōu)槟谐隽嗽O計師通常需要考慮的六個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:
1：您的CPU或MCU的接口功能是什么？
當使用USB時(shí)，首先需要考慮中央處理器（CPU）或微控制器（MCU）的接口能力，因為該器件是您設計中高速數據傳輸的基礎。如果您發(fā)現需要將數據從CPU或MCU傳輸到連接的外圍設備，且數據傳輸速率大于10 Mbps，USB則是一個(gè)很好的選擇。
2：當接口的數據鏈路缺乏可靠性時(shí)，您如何遠距離傳輸數據？
USB可以通過(guò)現有的集成電路解決方案取代這種連接，從而擴展接口的通信能力。USB轉接驅動(dòng)器有助于在遠距離傳輸時(shí)保持信號完整性。像TUSB216（USB 2.0）和TUSB1002A（USB 3.0）這樣的器件具有特定于USB協(xié)議的功能，可以簡(jiǎn)化USB中轉接驅動(dòng)器的實(shí)現。
3：如果您的MCU或CPU只有一個(gè)USB接口實(shí)例怎么辦？
USB包括一種稱(chēng)為USB集線(xiàn)器的器件，它可以輕松地將一個(gè)端口轉換為多個(gè)端口。TUSB4041I、TUSB8041A和TUSB8042A等四端口高速USB集線(xiàn)器有助于增加可同時(shí)使用的設備數量。
4：如果您的CPU或MCU接口的接口選項有限怎么辦？
USB解決方案已經(jīng)取得進(jìn)展，可以轉換到其他接口，如通用異步收發(fā)器(UART)或串行高級技術(shù)附件(SATA)。USB橋接器可支持USB到UART和SATA的轉換。如果您的MCU或CPU沒(méi)有連接到UART或SATA的接口，或者對于普通的UART或SATA接口來(lái)說(shuō)傳輸距離太遠，請考慮使用像TUSB3410和TUSB9261這樣的USB橋接器。
5：所有的USB連接都需要外部連接嗎？
雖然在消費電子產(chǎn)品中到處都可以看到外部USB端口，但USB連接并不一定要在外部。如果您選擇的MCU或CPU具有USB功能，也可以考慮使用USB與系統中其他MCU或CPU進(jìn)行嵌入式連接。USB有內置的數據編碼，能夠減少電磁干擾和鏈路電源管理以實(shí)現高功效。USB還為有許多低級驅動(dòng)程序的客戶(hù)軟件增加了靈活性。
6：如果您需要的靈活性比標準USB連接能提供的高怎么辦？
USB Type-C®協(xié)議的出現大大提高了USB的靈活性。USB Type-C可以創(chuàng )建充當USB主機或USB設備的外圍設備，從而使系統能夠以多種方式對不同類(lèi)型的連接做出反應。USB Type-C有源多路復用器還可以確保接口配置正確，同時(shí)提供符合USB規范的信號完整性。
TUSB542和TUSB1042I等有源多路復用器應在您的標準Type-C設計中使用。USB Type-C還有利于在同一個(gè)接口上傳輸多種類(lèi)型的高速數據，如DisplayPort、高清多媒體接口、UART和其他視頻或自定義接口。TUSB1146和TUSB1064對于系統啟用其交替模式功能至關(guān)重要。
有關(guān)USB協(xié)議和USB實(shí)現的技術(shù)細節，請查看下面的資源。如果您遇到USB技術(shù)問(wèn)題，并且需要幫助，以為您的系統選擇合適的產(chǎn)品，可在TI E2ETM接口論壇上發(fā)帖交流。
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