EVB - USB3320 USB 收发器评估板使用指南

在电子设备的设计与开发中，USB 接口的应用极为广泛。SMSC 推出的 EVB - USB3320 USB 收发器评估板为工程师们提供了一个便捷的平台，用于测试和开发 USB 相关的应用。本文将详细介绍这款评估板的特点、使用方法以及相关注意事项。

文件下载：EVB-USB3320.pdf

1. 评估板概述

EVB - USB3320 是一款子卡，它通过 T&MT 连接器插入用户的测试系统，与 USB 链路层相连，可构建 USB 主机、设备或 On - the - Go（OTG）系统。该评估板采用了 USB3320 封装芯片以及实现 USB 收发功能所需的所有外部组件。

1.1 供电要求

• VBUS 电压：在主机或 OTG 操作模式下，评估板需在 USB 连接器处提供 5V 的 (V_{BUS}) 电压。这一电压由 T&MT 连接器的 28 引脚提供，通过一个开关控制，该开关由 USB3320 的 CPEN 信号控制，CPEN 的状态由 USB 控制器通过编程 USB3320 中的 ULPI 寄存器来决定。需要注意的是，此开关在关闭状态下具有反向驱动保护，但开启时不提供反向电流保护。
• 1.8V 电源：评估板配备了一个低压差（LDO）稳压器，为 USB3320 的 VDD18 引脚供电。该 LDO 需要在 T&MT 连接器的 8、16、57 或 69 引脚提供额定 3.3V、80mA 的电流。
• ULPI I/O 电压：USB3320 支持可变的 ULPI I/O 电压信号。默认情况下，评估板通过板载 LDO 提供 VDDIO。可通过电阻 R18 设置 VDDIO 的值，计算公式为 (R18=(VDDIO/1.225 - 1) × 169000)，VDDIO 的标称范围为 1.8V - 3.3V。此外，VDDIO 也可从 T&MT 连接器提供，但需移除 LDO（U10），且评估板上配置的 VDDIO 电压必须与链路使用的 ULPI I/O 电压一致。

1.2 其他特性

• 边缘连接器：T&MT 边缘连接器符合 ULPI 规范，文档中给出了该连接器及其配对连接器的型号和制造商信息。
• 参考时钟频率选择：评估板提供用户可选择的参考时钟频率，通过 R25 - R30 配置 REFCLK[2:0] 信号来选择所需的参考时钟频率。默认配置为 26MHz REFCLK 操作。
• USB 连接器：评估板配备标准的 Mini - AB 连接器，用于连接 USB 电缆或连接器，PCB 上也预留了 Micro - AB 连接器的位置。但需注意，不要替换 Mini - AB 插座的型号，否则可能导致 Micro - AB 连接器 PCB 焊盘处的 USB 信号短路。
• VBUS 检测：USB 控制器在设备模式下连接 USB 电缆时，或在主机或 OTG 模式下开启 VBUS 时，需检测 VBUS。USB 连接器的 VBUS 信号连接到 USB3320 的 VBUS 引脚，USB3320 包含检测 VBUS 所需的比较器，并通过 ULPI 总线将 VBUS 状态报告给 USB 控制器。
• ULPI 信号测试点：在 J2 位置提供了探测点，可用于访问所有 ULPI 信号。可安装 Tektronix 逻辑分析仪探头固定套件来探测这些信号。

2. 评估板模式转换

2.1 转换为 OTG 系统

评估板出厂时为 USB 设备系统，若要将其转换为 USB OTG 开发板，需进行以下修改：

• 安装 R13（零欧姆电阻），将 VBUS 5V 开关连接到 VBUS 信号。
• 移除 R23，这是 USB 设备所需的 (R_{VBUS}) 值。
• 安装 R10（1.0K、1W 电阻），这是 USB OTG 设备所需的 (R_{VBUS}) 值。由于 USB3320 设计可承受 VBUS 上高达 30V 的电压，R10 额定功率为 1W 以适应整个电压范围。

2.2 转换为主机系统

同样，若要将评估板转换为 USB 主机开发板，需进行以下操作：

• 安装 R13（零欧姆电阻），连接 VBUS 5V 开关到 VBUS 信号。
• 安装 C20（150uF 电容），增加 (C_{UBUS}) 的值以符合 USB 2.0 主机要求。

2.3 转换为支持 ULPI 时钟输入模式

评估板默认使用晶体（Y1）作为时钟参考，配置为 ULPI 时钟输出模式，CLKOUT 提供 60MHz 时钟。若要转换为支持 ULPI 时钟输入模式，需进行以下更改：

• 安装 R12（零欧姆电阻），将 CLKOUT 短接到 VDD18。
• 安装 R3（零欧姆电阻），将 REFCLK 短接到 T&MT 连接器上的系统时钟引脚。
• 确认 R4 未安装。
• 移除 Y1、R17、C23 以去除晶体电路。

3. 评估板使用步骤

3.1 供电

为评估板供电，需在 T&MT 连接器的 28 引脚提供 +5V 电压，在 8、16、57、69 引脚提供 +3.3V 电压。

3.2 上电检查

评估板上电后，需检查以下几点以确保其正常工作：

• RESET 应被释放（T&MT 连接器处为逻辑低，USB3320 处的 RESETB 应为逻辑高 = VDD18）。若 (RESETB = 0)，USB3320 将处于低功耗状态。
• R2（RBIAS）处的电压应为 0.8V DC。若该电压不存在，USB3320 处于低功耗状态。
• T&MT 连接器的 90 引脚应存在一个数字 60MHz 方波信号，幅度约为 VDDIO，这是 USB3320 的 CLKOUT 信号。
• C3 处的电压约为 3.3V，这是 USB3320 内部 3.3V 电压调节器的输出。
• C7 处的电压应为 1.8V，这是 1.8V 稳压器的输出。

4. VBUS 过压保护

USB3320 可完全耐受高达 30V 的 VBUS 电压，其集成的过压保护电路需要在 VBUS 线上连接一个外部电阻 (R{VBUS})。在 EVB - USB3320 上，(R{VBUS}) 可以是 R10 或 R23。对于外设和主机应用，(R{VBUS}) 为 10K（安装 R23，移除 R10）；对于 OTG 应用，(R{VBUS}) 为 1K（安装 R10，移除 R23）。

5. 总结

EVB - USB3320 评估板为 USB 相关应用的开发提供了一个功能丰富且灵活的平台。通过了解其供电要求、模式转换方法以及使用步骤，工程师们可以更好地利用该评估板进行 USB 系统的测试和开发。在实际使用过程中，务必严格按照文档要求进行操作，以确保评估板的正常运行。你在使用这款评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。