USB與SPI之間如何通信

SPI通信協議與USB通信協議區別

01 引腳定義

SPI通信協議,在硬件電路上表現爲CS引腳、CLK引腳、DI引腳與DO引腳,分別對應的電路含義

CS爲通信的片選信號,CLK爲通信的時鐘信號,DI爲通信的數據輸入信號,DO爲通信的數據輸出信號;
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USB通信協議,在硬件電路上表現爲VBUS引腳、D+引腳、D-引腳與GND引腳,分別對應的電路含義

VBUS爲通信的電源,D+爲通信的數據信號,D-爲通信的數據信號,GND爲通信的參考地線;
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02 通信速度

從Nor Flash存儲芯片25Q16數據手冊得知,SPI通信的時鐘信號最大可以支持到133MHz,也就是SPI通信速度最大爲133Mbps;

從USB3.0最新的標準得知,USB通信的最大速率可以達到480Mbps;

SPI通信與USB通信在硬件引腳定義以及通信速度上,呈現出截然不同的電路特性;然而工程師在開發一些特定的項目,會面對不同協議之間的通信接口需要互相通信的問題,比如USB與SPI兩者之間需要通信;

HT42B533芯片作爲一種通信橋接芯片,能實現的功能是可以將USB通信協議與SPI通信協議互相轉換;
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Pin1引腳VDD:芯片的工作電源引腳,工程師在項目應用中,直接連接到USB的VBUS電源引腳;
Pin2引腳V33O:芯片的3.3V電源輸出引腳,可以作爲其他電路模塊的工作電源電壓;
Pin3引腳GND:芯片的參考地線;
Pin4引腳CS:芯片的SPI通信片選信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的CS引腳;
Pin5引腳DO:芯片的SPI通信數據輸出信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的DO引腳;
Pin6引腳VDDIO:芯片的SPI通信功能電源引腳;
Pin7引腳DI:芯片的SPI通信數據輸入信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的DI引腳;
Pin8引腳SCK:芯片的SPI通信時鐘信號引腳,工程師在項目應用中,直接連接到SPI通信接口的CLK引腳;
Pin9~Pin10引腳D-&D+:芯片的USB通信信號引腳;
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方便工程師更深層次地瞭解HT42B533芯片工作原理,可以查看其芯片的內部電路圖;大致的工作原理說明

USB通信數據進入芯片的USB控制單元,控制單元通過數據的解析,將數據內容發送至128位的TX Buffer,傳遞給到SPI控制單元,最後通過SPI的通信方式發送數據;同樣原理,SPI通信的數據進入芯片的SPI控制單元,控制單元通過數據的解析,將數據內容發送至128位的RX Buffer,傳遞至USB控制單元,最後通過USB的通信方式發送數據;
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工程師,可以依據實際的電路項目需求,將其作爲電路問題解決的參考設計;

在HT42B533芯片應用電路方案中,工程師需要注意兩點內容

1)HT42B533芯片連接的兩個接口SPI與USB,必須包含至少一個“主設備”,例如SPI連接單片機或者USB連接電腦;如SPI連接25Q16存儲芯片“從設備”和USB連接類似於U盤的“從設備”,則HT42B533芯片不能正常工作,實現不了其通信協議的橋接轉換功能;

2)軟件開發的時候,需要配置匹配的各自通信速率,以免出現通信數據解析亂碼;

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