eUSB2设计注意事项及如何在先进工艺节点中实现应用

eusb2的重要性
预计,最初将会出现eusb2 (embedded usb2, 嵌入式usb2.0) 芯片,其能够与低电压soc桥接(图1)。这将是一个eusb2中继器。
然后,那些从1998年就开始使用标准usb鼠标的用户或者从2005年就开始使用4mb闪存驱动器的用户就可以在2023年的高级笔记本电脑上使用它了。这种设置将大行其道,因为eusb2 ip将能够提升信号强度并为外围设备或传统外设提供支持。
图1:eusb2框图
产品中的eusb2
由于eusb2使用较低的电压,因此,利用较低的电压可降低在设计中的功耗。笔记本电脑和平板电脑都可以利用这一特性。eusb2 1v可用于芯片之间,只要usb外围设备具有eusb2 ip,就不需要中继器。eusb2可用于连接触摸屏、指针杆或触摸板。它可以以最高480 mbps或hi-speed usb 2.0的速率连接到产品外壳/机箱内的任何东西。
利用eusb2降低功耗
eusb2使用较低的电压和功率,诸如单端信号,而不是差分对信号等功能,可以进一步降低功耗。对于有源(active)或空闲(idle)设备,这可以将功耗整整降低一个数量级——从数10 mw减少到几个mw。这意味着,在主动传输时,它将使用更少的电力。此外,当空闲和“侦听”数据时,例如当你按下触摸屏或敲击键盘或点击鼠标时,它会使用更少的电力。
usb及其他
eusb2实现需要所有 usb速度,因为互操性要求所有usb2.0的速度;usb 2.0包括高速(480 mbps)、全速(12 mbps)和低速(1.5 mbps)。
关于eusb2的补充
eusb2将usb带入嵌入式系统
随着usb生态系统向更小,功耗更低的过程节点发展,嵌入式usb2(eusb2)的关键机遇出现了。工程师可以使用eusb2进行低压芯片间通信,或者通过使用eusb2中继器来提供完全兼容的usb 2.0接口。
eusb2支持两种不同的操作模式:
纯模式通过直接eusb2信号连接提供永久的板载芯片间通信,如图1所示。它提供了更低的输入/输出(i / o)电压和电源效率的优点,这些优点在规范附录“ usb版本2.0的嵌入式usb2(eusb2)物理层附录”中实现。”,同时在协议层保持兼容usb 2.0。与许多其他芯片到芯片接口相比,eusb2还支持更长的印刷电路板(pcb)迹线长度支持;高速芯片间(hsic)和usb 2.0收发器宏单元接口以及低引脚接口(ulpi)通常最多为3英寸至4英寸。仅支持纯模式作为芯片间互连,并且不向后兼容物理usb 2.0规范。标准usb 2.0主机或设备无法直接连接到本机eusb2应用程序。
图1.通过纯模式的直接eusb2信号连接可用于板载芯片间通信。
中继器模式使实现eusb2的芯片通过单独的eusb2中继器连接到标准usb主机或设备。eusb2中继器可将电平转换到usb 2.0的3.3 v物理接口,并将单端eusb2全速/低速(fs / ls)信号转换为标准usb 2.0 fs / ls信号。通过eusb2中继器将具有eusb2接口的主机或设备芯片路由到标准usb连接器,将支持任何速度的usb 2.0连接,如图2所示。
图2. eusb2中继器可以将具有eusb2接口的主机或设备芯片路由到标准usb连接器,以支持任何速度的usb 2.0连接。
eusb2中继器的usb 2.0接口满足标准usb 2.0端口的所有信号传输,互操作性和向后兼容要求,并且可以处理5 m的最大电缆长度。eusb2中继器应用程序具有eusb2标准为主机或设备芯片实现的较低i / o电压和电源效率的优势。使用较大的pcb时,可以将eusb2中继器放置在靠近usb连接器的位置,从而简化了布线和信号完整性问题。
eusb2中继器非常灵活,可以通过eusb2主机或设备的简单中继器配置信号在主机,设备或双角色设备上实现。
eusb2设计注意事项
规格补充文件不会影响协议或应用程序层,允许重复使用现有的usb软件和驱动程序,但概述了可能影响系统设计和布局的物理层更改。
阻抗
eusb2应用程序具有许多与典型usb 2.0设计相同的设计注意事项。您应将ed +(eusb2数据+)和ed-(eusb2数据-)线作为差分对进行布线,匹配走线长度,最好在坚固的接地层上布线。尽管eusb2的标称pcb走线长度为10英寸(这提供了更大的布线灵活性),但eusb2的输出阻抗为40ω,差分终端阻抗为80ω,而不是usb 2.0要求的45ω/ 90ω。为了在具有eusb2和usb 2.0走线的pcb上实现更轻松的布线,对于eusb2设计(本机或中继器),建议走线差分阻抗为85ω。
v bus
usb生态系统中的许多最新创新都围绕其电源传输功能而展开,而eusb2规范与v bus无关。纯模式应用程序可能没有v bus组件,但转发器模式应用程序将需要处理eusb2转发器外部的v bus电源提供商或用户功能。
集线器层
usb 2.0规范在有效的总线拓扑结构中最多允许五层高速或fs集线器。虽然很少使用使用多层集线器的应用程序,但请注意,考虑到usb高速数据包开始同步字段截断和数据包末尾运球,eusb2中继器等效于单个高速集线器层。由于抖动预算限制,eusb2中继器等效于两个fs集线器层。
结束语
eusb2的定位是帮助usb继续成为无处不在的连接接口,即使应用程序过渡到了低功耗,更小的过程节点。eusb2中继器可实现先进半导体的互操作性,同时还向后兼容现有usb 2.0生态系统。


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