12.21 工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

工程師,在研發設計電路項目,可能會使用不同標準協議的通信方式;常見的通信方式類型包含

  • USB通信,如U盤的接口是採用USB通信;
  • UART通信,如數字溫溼度傳感器的接口是採用UART通信;
  • SPI通信,如Nor Flash存儲芯片的接口是採用SPI通信;
  • IIC通信,如EEPROM存儲芯片的接口是採用IIC通信;
  • RS485通信,如工業電機控制器的接口是採用RS485通信;
  • CAN通信,如數字PLC的接口是採用CAN通信;
工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

電路項目

通信協議,嚴格定義了每種通信方式的電路含義;不同類型的通信協議,所代表的電路含義也不同;以SPI通信協議與USB通信協議舉例說明

SPI通信協議與USB通信協議區別

01 引腳定義

SPI通信協議,在硬件電路上表現為CS引腳、CLK引腳、DI引腳與DO引腳,分別對應的電路含義

CS為通信的片選信號,CLK為通信的時鐘信號,DI為通信的數據輸入信號,DO為通信的數據輸出信號;

工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

SPI通信接口

USB通信協議,在硬件電路上表現為VBUS引腳、D+引腳、D-引腳與GND引腳,分別對應的電路含義

VBUS為通信的電源,D+為通信的數據信號,D-為通信的數據信號,GND為通信的參考地線;

工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

USB通信接口

02 通信速度

從Nor Flash存儲芯片25Q16數據手冊得知,SPI通信的時鐘信號最大可以支持到133MHz,也就是SPI通信速度最大為133Mbps;

從USB3.0最新的標準得知,USB通信的最大速率可以達到480Mbps;


SPI通信與USB通信在硬件引腳定義以及通信速度上,呈現出截然不同的電路特性;然而工程師在開發一些特定的項目,會面對不同協議之間的通信接口需要互相通信的問題,比如USB與SPI兩者之間需要通信;

工程師該如何去解決這類不同協議之間的通信電路問題?採用什麼芯片應用電路方案,能實現USB與SPI之間可以互相通信?

HT42B533橋接芯片的電路方案就可以較好地解決此類電路問題;HT42B533橋接芯片是如何解決的呢?工程師如何去設計它的應用電路方案呢?

HT42B533橋接芯片

工程師在首次接觸一個全新的芯片,會試圖去了解這個芯片能實現什麼功能,它包含一個怎樣的電路特性,以此來判斷是否能解決當前項目設計遇到的電路問題;

所謂通信橋接芯片,是指能將一種通信協議的接口轉換成另外一種通信協議的接口,以實現不同通信協議接口可以互相轉換;

HT42B533芯片作為一種通信橋接芯片,能實現的功能是可以將USB通信協議與SPI通信協議互相轉換;

工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

HT42B533引腳定義圖

  • Pin1引腳VDD:芯片的工作電源引腳,工程師在項目應用中,直接連接到USB的VBUS電源引腳;
  • Pin2引腳V33O:芯片的3.3V電源輸出引腳,可以作為其他電路模塊的工作電源電壓;
  • Pin3引腳GND:芯片的參考地線;
  • Pin4引腳CS:芯片的SPI通信片選信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的CS引腳;
  • Pin5引腳DO:芯片的SPI通信數據輸出信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的DO引腳;
  • Pin6引腳VDDIO:芯片的SPI通信功能電源引腳;
  • Pin7引腳DI:芯片的SPI通信數據輸入信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的DI引腳;
  • Pin8引腳SCK:芯片的SPI通信時鐘信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的CLK引腳;
  • Pin9~Pin10引腳D-&D+:芯片的USB通信信號引腳;

HT42B533芯片工作原理

工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

HT42B533芯片內部電路

方便工程師更深層次地瞭解HT42B533芯片工作原理,可以查看其芯片的內部電路圖;大致的工作原理說明

<code>USB通信數據進入芯片的USB控制單元,控制單元通過數據的解析,將數據內容發送至128位的TX Buffer,傳遞給到SPI控制單元,最後通過SPI的通信方式發送數據;同樣原理,SPI通信的數據進入芯片的SPI控制單元,控制單元通過數據的解析,將數據內容發送至128位的RX Buffer,傳遞至USB控制單元,最後通過USB的通信方式發送數據;/<code>

HT42B533應用電路圖

瞭解完HT42B533橋接芯片的電路功能與原理,工程師就可以去設計它的應用電路,解決項目中存在的USB與SPI之間通信的電路問題;

工程師,USB與SPI之間如何通信?什麼芯片方案可以實現

HT42B533應用電路圖

工程師,可以依據實際的電路項目需求,將其作為電路問題解決的參考設計;

在HT42B533芯片應用電路方案中,工程師需要注意兩點內容

1)HT42B533芯片連接的兩個接口SPI與USB,必須包含至少一個“主設備”,例如SPI連接單片機或者USB連接電腦;如SPI連接25Q16存儲芯片“從設備”和USB連接類似於U盤的“從設備”,則HT42B533芯片不能正常工作,實現不了其通信協議的橋接轉換功能;

2)軟件開發的時候,需要配置匹配的各自通信速率,以免出現通信數據解析亂碼;


最後總結

HT42B533芯片應用電路方案只是解決這類通信協議互相轉換的一個方案,不知面對此問題,工程師在之前的項目開發中,是採用什麼芯片電路方案解決的?

本文由【芯片哥】原創撰寫,一個做電子元器件與芯片銷售的工程師,喜歡就關注芯片哥,和芯片哥一起加油吧


分享到:


相關文章: