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CYUSB3014 中文 datasheet
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更新于2023-03-16
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现在主流开发USB3.0的控制芯片为CYPRESS的CYUSB3014,其中内嵌了个ARM核,可编程GPIF II。
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CYUSB3014
Document Number 001-79276 Rev. ** Page 1 of 37
特性
n 通用串行总线 (USB) 集成
p 符合 USB 3.0 规范 1.0 版的 USB 3.0 和 USB 2.0 外设
p 符合 PIPE 3.0 的 5-Gbps USB 3.0 PHY
p 符合移动 (OTG) 补充标准 2.0 版的高速移动 (HS-OTG) 主
机和外设
p 32 个物理端点
p 支持电池充电规范 1.1 版和辅助充电器适配器 (ACA) 检测
n 通用可编程接口 (GPIF ™ II)
p 可编程的 100-MHz GPIF II 接口能连接多种类型外部器件
p 8/16/32 位数据总线
p 多达 16 种可配置的控制信号
n 无障碍访问 32 位 CPU
p 运行频率为 200 MHz 的 ARM926EJ 内核
p 512 KB 嵌入式 SRAM
n 还可连接下列外设
p 频率为 1 MHz 的 I
2
C 主控制器
p 采样频率为 32 kHz、44.1 kHz、48 kHz 的 I
2
S 主控(仅发
射器)
p 支持高达 4 Mbps 的 UART
p 33 MHz 的 SPI 主控
n 多种时钟输入频率可供选择
p 19.2、26、38.4 和 52 MHz
p 支持 19.2 MHz 晶振输入
n 内核断电模式下功耗超低
p 开启 V
BATT
时低于 60 µA,关闭 V
BATT
时低于 20 µA
n 内核和 I/O 各有独立电域
p 内核工作电压为 1.2 V
p I
2
S、UART 和 SPI 的工作电压为 1.8 至 3.3 V
p I
2
C 工作电压为 1.2 V
n 10 × 10 mm,0.8 mm 间距无铅球栅阵列 (BGA) 封装
n EZ-USB
®
软件和 DVK,可轻松进行代码开发
应用
n 数字视频摄录机
n 数字照相机
n 打印机
n 扫描仪
n 视频采集卡
n 测试和测量设备
n 监控摄像机
n 个人导航设备
n 医疗成像设备
n 视频 IP 电话
n 便携式媒体播放器
n 工业摄像头
32
EPs
GPIF™ II
HS/FS
Peripheral
SS
Peripheral
HS/FS/LS
OTG Host
ARM926EJ-S
JTAG
UART SPI I2S
Embedded
SRAm
(512kB)
US B I NTE RFA CE
EZ-Dtect™
CTL[12:0]
INT#
RESET #
TDI
TDO
TRST#
TMS
TCK
DATA[31:0
]
PMODE[2:0
]
OTG_ID
SSRX -
SSRX +
SSTX -
SSTX +
D+
D-
FSLC[0]
FSLC[1]
FSLC[2]
CLKIN
CLKIN_32
XTALIN
XTALOUT
I2C_SCL
I2C_SDA
TX
RX
CTS
RTS
I2S_CLK
I2S_SD
I2S_WS
I2S_MS CLK
SSN
SCK
MISO
MOSI
I2C
逻辑框图
CYUSB3014
Document Number 001-79276 Rev. ** Page 2 of 37
目录
功能概述........................................... 3
应用示例........................................ 3
USB 接口........................................... 4
OTG............................................. 4
ReNumeration.................................... 5
EZ-Dtect........................................ 5
VBUS 过电压保护................................. 5
Carkit UART 模式................................ 5
GPIF II............................................ 6
CPU................................................ 6
JTAG 接口.......................................... 7
其他接口........................................... 7
UART 接口....................................... 7
I2C 接口........................................ 7
I2S 接口........................................ 7
SPI 接口........................................ 7
引导选项........................................... 7
复位............................................... 8
硬复位.......................................... 8
软复位.......................................... 8
时钟............................................... 8
32-kHz 看门狗定时器时钟输入..................... 8
功耗............................................... 9
功耗模式........................................ 9
配置选项.......................................... 12
数字 I/O.......................................... 12
通用 I/O.......................................... 12
系统电平 ESD...................................... 12
绝对最大额定值.................................... 13
运行条件.......................................... 13
交流电时序参数.................................... 15
GPIF II 时序 .................................. 15
从器件 FIFO 接口 .............................. 18
同步从器件 FIFO 序列说明 ...................... 19
同步从器件 FIFO 写
序列说明 ...................................... 21
异步从器件 FIFO 读
序列说明....................................... 22
异步从器件 FIFO 写
序列说明 ...................................... 24
串行外设时序 .................................. 25
复位序列.......................................... 29
引脚说明.......................................... 31
封装图............................................ 34
订购信息.......................................... 34
订购代码定义 .................................. 34
缩略语............................................ 35
文档规范.......................................... 35
测量单位 ...................................... 35
文档修订记录页.................................... 36
销售、解决方案和法律信息.......................... 37
全球销售和设计支持 ............................ 37
产品 .......................................... 37
PSoC 解决方案 ................................. 37
CYUSB3014
Document Number 001-79276 Rev. ** Page 3 of 37
功能概述
赛普拉斯 EZ-USB FX3 是新一代 USB 3.0 外设控制器,具有高度
集成的灵活特性,可帮助开发人员为任何系统添加 USB 3.0 功
能。
EZ-USB FX3 具有一个可进行完全配置的并行通用可编程接口
GPIF II,它可与任何处理器、ASIC 或 FPGA 连接。 这个通用可
编程接口 GPIF II 是赛普拉斯旗舰 USB 2.0 产品 FX2LP 中的
GPIF 的增强版本。 它可轻松无缝地连接至多种常用接口,比如
异步 SRAM、异步和同步地址数据复用式接口、并行 ATA 等等。
EZ-USB FX3 集成了 USB 3.0 和 USB 2.0 物理层 (PHY) 以及 32
位 ARM926EJ-S 微处理器,具有强大的数据处理能力,并可用于
构建定制应用。 本产品采用了一种巧妙的架构,使从 GPIF II 到
USB 接口的数据传输速度可达 320 MBps
[1]
。
通过集成的 USB 2.0 OTG 控制器,可以实现需要双角色使用场合
的应用。例如,EZ-USB FX3 可以作为 MSC 和 HID 级设备的 OTG
主机使用。
EZ-USB FX3 配有用于存储代码和数据的 512 KB 片上 SRAM。
EZ-USB FX3 还具有可连接至 UART、SPI、I
2
C 和 I
2
S 等串行外
设的接口。
EZ-USB FX3 附带易用的 EZ-USB 工具,为快速应用开发提供完整
的解决方案。软件开发工具包中附带应用示例,可缩短上市时
间。
EZ-USB FX3 完全符合 USB 3.0 规范 1.0 版,并可向下兼容
USB 2.0。本设备还符合电池充电规范 v1.1 和 USB 2.0 OTG 规
范 2.0 版。
应用示例
图1 和图2 为 EZ-USB FX3 的典型应用图。图1 显示了 EZ-USB
FX3 作为协处理器并连接到负责多种系统电平功能的外部处理器
时的典型应用图。图2 显示了 EZ-USB FX3 作为系统主处理器时
的典型应用图。
图 1. EZ-USB FX3 作为协处理器
注
1. 假定 GPIF II 已针对运行频率为 100 MHz 的 32 位数据总线同步接口进行配置。 该数字还包含协议开销。
EZ-USB FX3
(ARM9 Core)
External Serial Peripheral
(example: EEPROM)
CRYSTAL*
POWER
SUBSYSTEM
XTALIN
XTALOUT
GPIF IItext
External Processor
(example: MCU/CPU/ASIC/
FPGA)
Serial Interfaces
(example: I2C)
USB
Port
USB Host
* A clock input may be provided on the
CLKIN pin instead of a crystal input
CYUSB3014
Document Number 001-79276 Rev. ** Page 4 of 37
图 2. EZ-USB FX3 作为主处理器
USB 接口
EZ-USB FX3 支持 USB 外设功能,符合 USB 3.0 规范 1.0 修订
版,并可向下兼容 USB 2.0 规范。
EZ-USB FX3 符合移动补充规范 2.0 修订版。本产品支持高速、
全速和低速 OTG 双角色器件功能。本产品作为外设时可实现超
速、高速和全速功能,作为主机时可实现高速、全速和低速功能。
EZ-USB FX3 按照 CEA-936A 规范,在 USB D+/D- 行上支持 Carkit
Pass-Through UART 功能。
EZ-USB FX3 可支持多达 16 个输入端点和 16 个输出端点。
EZ-USB FX3 完全支持 USB 3.0 的流特性。 它还支持 USB 连接
SCSI (UAS) 器件类别,能优化海量存储性能。
作为 USB 外设,EZ-USB FX3 支持 UAS、USB 视频类别 (UVC)、
海量存储类别 (MSC) 和媒体传输协议 (MTP) 等 USB 外设类别。
当完全由器件外部的主机处理器进行处理时,本产品作为 USB 外
设仅以通过模式支持所有其他器件类别。
作为 OTG 主机时,EZ-USB FX3 支持 MSC 和 HID 等器件类别。
当 USB 端口未被占用时,可禁用 PHY 和收发器以降低功耗。
图 3. USB 接口信号
OTG
EZ-USB FX3 符合 OTG 规范 2.0 修订版。
在 OTG 模式下,EZ-USB FX3 支持 A 器件模式和 B 器件模式,
并支持数据的控制传输、中断传输、批量传输和同步传输。
在 OTG A 器件模式下,EZ-USB FX3 需要外部电荷泵 (独立或
PMIC 集成)给 VBUS 供电。
实现 OTG 主机的目标外设类别列表中包括 MSC 和 HID 类器件。
EZ-USB FX3 不支持连接检测协议 (ADP)。
EXTERNAL SLAVE
DEVICE
(Eg: IMAGE SENSOR)
EZ-USB FX3
(ARM9 Core)
GPIF II
I2C
USB
Port
CRYSTAL*
XTALIN
XTALOUT
USB Host
EEPROM
* A clock input may be provided on the
CLKIN pin instead of a crystal input
EZ-USB FX3
VBATT
VBUS
USB Interface
SSRX-
SSRX+
SSTX-
SSTX+
D-
D+
OTG_ID
CYUSB3014
Document Number 001-79276 Rev. ** Page 5 of 37
OTG 连接
在 OTG 模式下,EZ-USB FX3 可以配置为支持 A、B 或双角色器
件。本产品可以连接至:
n ACA 器件
n 目标 USB 外设
n 具有 SRP 功能的 USB 外设
n 具有 HNP 功能的 USB 外设
n OTG 主机
n 具有 HNP 功能的主机
n OTG 器件
ReNumeration
由于 EZ-USB FX3 为软配置,一个芯片可具有多个 USB 器件的特
征。
首次插入 USB 时,EZ-USB FX3 将自动枚举赛普拉斯供货商 ID
(0x04B4),并从 USB 接口下载固件和 USB 描述符。下载的固件
可执行电力断开和电力连接。之后,EZ-USB FX3 会作为下载信息
定义的器件再次进行枚举。该两步流程已获专利,称作
ReNumeration,在此器件插入时即时发生。
EZ-Dtect
EZ-USB FX3 支持 USB 充电器和附件检测 (EZ-Dtect)。充电器检
测机制符合电池充电规范 1.1 修订版。除支持该规范版本之外,
EZ-USB FX3 还提供检验 ID 引脚电阻值的硬件支持。
以下为 EZ-USB FX3 可检测的电阻范围:
n 低于 10
n 低于 1 k
n 65 k 至 72 k
n 35 k 至 39 k
n 99.96 k 至 104.4 k (102 k2%)
n 119 k 至 132 k
n 高于 220 k
n 431.2 k 至 448.8 k (440 k2%)
EZ-USB FX3 的充电器检测特性可检测专用壁式充电器、主机 / 集
线器充电器以及主机 / 集线器。
VBUS 过电压保护
EZ-USB FX3 VBUS 引脚的最大输入电压为 6V。在 VBUS 上,充电
器的供电电压最高可达 9V,在这种情况下,有必要配备外部过电
压保护 (OVP) 器件以保护 EZ-USB FX3 的 VBUS 免受损坏。图4
为 VBUS 上连接的 OVP 器件 系统应用图。如想了解 VBUS 和
VBATT 的工作范围,请参阅表7 直流电规范。
图 4. VBUS 所用 OVP 器件的系统图
VBUS 所用 OVP 器件的系统图
USB 接口支持 Carkit UART 模式 (D+/D- 上的 UART),实现非
USB 串行数据传输。本功能遵照 CEA-936A 规范。
在 Carkit UART 模式下,输出信号电压为 3.3V。配置为 Carkit
UART 模式时,UART 的 TXD (输出)将映射到 D- 行,UART 的
RXD (输入)将映射到 D+ 行。
在 Carkit 模式下,EZ-USB FX3 将禁用 USB 收发器,而 D+ 和
D- 引脚将作为通过引脚连接至主机处理器的 UART 上。Carkit
UART 信号可以路由至 GPIF II 接口,或路由至通用 I/O[48]
和通用 I/O[49],如第 6 页的图 5 中所示。
在该模式下,EZ-USB FX3 支持高达 9600 bps 的速率。
POWER SUBSYSTEM
USB Connector
EZ-USB FX3
USB-Port
1
8
2
3
4
5
6
7
9
VBUS
GND
SSRX-
SSRX+
SSTX-
SSTX+
D-
D+
OTG_ID
VDD
VIO1
CVDDQ
VIO2
VIO3
AVDD
VIO5
OVP device
VIO4
U3TXVDDQ
U3RXVDDQ
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