USB a la interfaz del microcontrolador

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Estoy haciendo un proyecto con el microcontrolador ATUC256L4U, y requerirá una conexión USB tipo A. Nunca he trabajado con USB y la hoja de datos del microcontrolador no ofrece mucha información sobre cómo se debe configurar el hardware. Soy consciente de que el ATUC256L4U tiene pines USB dedicados, que creo que manejarán las resistencias de levantamiento necesarias, pero ¿sería el circuito realmente tan simple como el de abajo?

He visto otros circuitos con circuitos integrados de protección conectados, ¿son necesarios o los micro pins dedicados manejarán esto?

Tampoco estoy planeando encender el dispositivo a través del USB, ¿debo conectar el pin de 5V a algo o simplemente dejarlo desconectado?

    
pregunta ram

3 respuestas

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Este procesador en particular, ATUC256L4U, tiene soporte solo como dispositivo USB, y solo a velocidad máxima (12Mbps). Por lo tanto, como dispositivo USB, puede tener un cable conectado con un enchufe tipo A, o un receptáculo hembra de tipo B, ya sea de tamaño completo o micro-B, ya que el mini-B más confiable y resistente ha sido obsoleto y retirado por USB.org. El uso del receptáculo tipo A es incorrecto.

El modo FS no requiere demasiado cuidado con los trazos de la placa como líneas de transmisión. Sin embargo, dependiendo del tipo de transceptores USB, una resistencia en serie (22-27 ohmios) con tapas pequeñas (10pF) a tierra puede ser útil para mantener el puerto confiable y protegido contra descargas electrostáticas, incluso sin supresores adicionales.

La principal preocupación para un dispositivo compatible con USB es qué hacer con la señal VBUS (Vcc en el diagrama). Una función de VBUS es suministrar energía al dispositivo (si no tiene la suya propia). Pero la otra función importante de este pin es informar al dispositivo que estaba conectado a un host. Si esta señal se usa incorrectamente (no se usa para este propósito), el dispositivo no tendrá medios para detectar la conexión, para hacer valer el pull-up en la negociación de conexión USB de inicio D + (si tiene autoalimentación). El punto es que un buen dispositivo USB no debe generar ningún voltaje o corriente significativa en ninguno de los pines de la interfaz USB hasta que esté conectado al host y reciba un VBUS válido. Muchos dispositivos más antiguos ignorarían este requisito y elevarían D + a 3V con una resistencia de 1.5k independientemente, lo que violaría las especificaciones de USB.

Muchas MCU de Atmel tienen un pin de entrada "VBUS_detect" dedicado para la interfaz USB. Para el ATUC256L4U no pude localizar este pin de inmediato, tal vez se requiera más examen. Si no hay un pin dedicado, se debe usar un GPIO para proporcionar esta funcionalidad.

    
respondido por el Ale..chenski
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La respuesta a esto depende principalmente de si necesita pasar la certificación USB o no. Si no es así (es decir, este es un proyecto personal), es probable que pueda salir conectando los pines DP y DM directamente a la toma y dejar el VBUS desconectado. Si necesita aprobar la certificación, deberá hacer al menos lo siguiente:

  1. Monitorea el estado de VBUS. Solo conecte el pull-up DP a la línea cuando VBUS esté alto. El módulo USB debería proporcionar una manera de hacer esto. Si el módulo USB no tiene un pin VBUS dedicado, puede usar un divisor de voltaje de resistencia para reducir los 5V a algo compatible con sus pines IO de 3.3V. Es mejor usar un GPIO con capacidad de interrupción para esto.

  2. Tenga al menos 1uF pero no más de 10uF de capacitancia en VBUS. He pasado la certificación con 4.7uF y eso es lo que recomendaré. Esto es necesario para pasar la prueba de corriente de irrupción. (Consulte también esta respuesta .)

Si no hace estas cosas, fallará la certificación.

La protección IO / ESD no es necesaria para la funcionalidad. Si lo deseas, depende de ti.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Adam Haun
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En los sistemas en los que he estado involucrado con los CI de protección a los que se refiere, generalmente son supresores de ESD. Supongo que si realmente necesita agregar protección depende de qué tan robusto desea que sea el diseño y de lo sostenible que es la pieza / aplicación, el inconveniente es que cualquier cosa en las líneas USB potencialmente degradará la calidad de la señal. .

Consulte la nota de aplicación de su chip aquí . Parece que necesitas las R externas, pero debes revisar la hoja de datos para confirmar.

Si necesita algo más en el circuito depende mucho de su aplicación; principalmente la velocidad de la interfaz USB que pretende utilizar y cuánto tiempo anticipa que serán las huellas de la señal. No he visto su micro propuesto y no estoy familiarizado con él, pero si desea alta velocidad (480 Mbps), entonces este es otro buen recurso.

A esta velocidad, es probable que su diseño sea bastante crítico. Creo que una buena regla general es que si la longitud del trazo es 1/10 de longitud de onda (creo que eso es alrededor de 6 cm a 480 MHz), entonces debe considerar sus señales como una transmisión. línea, es decir, se requiere impedancia emparejada en la PCB como se discute en los artículos.

En algunos diseños he terminado donde hemos tenido varios concentradores USB de alta velocidad en un backplance con largos trayectos largos, hemos tenido que usar los choques de modo común como se describe en la nota de la aplicación intel para obtener el sistema. para pasar las pruebas de conformidad de EMC (fue por emisiones en ese caso).

Si todo esto te preocupa demasiado con la velocidad máxima (< 12Mbps) y probablemente saldrás con la suya.

Buena suerte.

EDITAR:

Como se señaló, su chip no admite alta velocidad, por lo que mi discusión acerca de la importancia del diseño no es realmente tan importante para usted. Un 0 a 10R, 22pF RC en las líneas de señal suele ser sensible, muchas veces el fabricante recomendará algo como esto. Siempre comenzaría con las recomendaciones del fabricante.

    
respondido por el SpaceCadet

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