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使用數(shù)字隔離器對(duì)USB實(shí)現(xiàn)隔離的方法

作者: 時(shí)間:2010-11-02 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  第二種帶有易接口的獨(dú)立SIE(圖3)。市場(chǎng)上有幾種產(chǎn)品(如SPI)快速單向接口把SIE連接到微處理器。器(如ADuM1401C 四通道器)可對(duì)SPI總線完全隔離。由于SIE包含可通過(guò)SPI總線填充的緩沖存儲(chǔ)器,SPI的運(yùn)行速度在很大程度上可不依賴于的速度。SIE將與主機(jī)協(xié)商其可能的最高連接速度,并以協(xié)商得出的總線速度分發(fā)數(shù)據(jù),直到把緩沖中的數(shù)據(jù)傳遞完。此時(shí),SIE會(huì)通知主機(jī)如果有更多的數(shù)據(jù)需要傳送則重試,并留出時(shí)間使SPI接口可為下一個(gè)傳輸循環(huán)重新填充緩存。雖然非常有效,這種方案通常要求修改外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序,并忽視內(nèi)置在外設(shè)的微處理器中的電路。該方案在元件和電路板尺寸方面的成本較高。

  

  圖3. 通過(guò)SPI接口隔離SIE。

  第三種:如果微處理器的SIE外部收發(fā)器,則可以對(duì)微處理器和收發(fā)器之間的數(shù)據(jù)和控制線進(jìn)行隔離(圖4)。但是,這種方式要求在SIE和收發(fā)器之間有9條單向數(shù)據(jù)線。在高速隔離器中,這將帶來(lái)極大的成本問(wèn)題。此外,現(xiàn)有的速度最快的數(shù)字隔離器工作在約150Mbps,雖然遠(yuǎn)高于低速和全速USB,但不能處理高速數(shù)據(jù),限制了USB接口的速度范圍。該方案與為微處理器SIE提供的USB驅(qū)動(dòng)器完全兼容,可降低開(kāi)發(fā)成本,但需使用多個(gè)隔離通道致使成本高昂。此類收發(fā)器接口將被集成度要求日益提高的市場(chǎng)所淘汰。

  

  圖4. 隔離的外部USB收發(fā)器。

  第四種:直接在D+和D-線線中插入隔離(圖5)。這種方式允許在現(xiàn)有的USB應(yīng)用中添加D+/D-隔離,而無(wú)需重寫驅(qū)動(dòng)程序或增加冗余SIE,同其它方法相比,這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。但是,D+和D-線的隔離較為復(fù)雜,因?yàn)楦綦x器件必須能夠像SIE那樣處理控制流,允許在隔離屏障兩邊使用上拉電阻,并確定傳輸速度。另外,其運(yùn)行不應(yīng)要求額外的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序相關(guān)的開(kāi)銷。

  

  圖5. 隔離D+/D-線。

  新型芯片級(jí)器件ADuM4160 USB隔離器解決了這些挑戰(zhàn)性難題(圖6),它支持低速和全速USB的D+和D-線直接隔離。

  

  圖6. ADuM4160的框圖。

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