如何使用超低功耗 USB 微控制器进行设计

本文概述了设计人员面临的一些关键 USB 挑战，以及 TI 的 MSP430 USB 设备和支持工具（包括新的 MSP-EXP430F5529LP LaunchPad 评估套件）如何帮助克服这些挑战，使开发人员能够专注于在其应用中使用 USB 而不是比学习 USB 作为一种技术。

介绍

USB 的普遍性使其成为需要连接到 PC 或其他主机设备以进行配置、定期下载数据或固件更新的应用的极具吸引力的接口。这些设备通常是便携式的，例如远程收集需要稍后上传的数据的医疗或工业工具。由于这些设备是便携式的，最终的 USB 实现必须既经济又节能。TI 的 MSP430F55xx、MSP430F56xx 和 MSP430F66xx 微控制器 (MCU) 系列具有嵌入式全速 USB (12 Mbps)，可提供领先的超低功耗以及高性能模拟和其他智能集成外设。

MSP430™ USB 微控制器

为满足开发人员的需求，TI 为 F5xx 和 F6xx 系列 MSP430 微控制器 (MCU) 提供全速 USB。通过将 USB 与强大的性能 MCU（高达 25 MHz）、大容量 Flash 和 RAM 存储器集成智能外设（包括片上 ADC、比较器、硬件乘法器、DMA 控制器、温度传感器和其他外设）和卓越的电源管理， MSP430 是在嵌入式应用中实现 USB 的理想 MCU（见图 1）。

将 USB 与 MSP430 架构的强大性能和高度集成相结合，创建了在嵌入式应用中实现 USB 的理想微控制器

通过简单地添加一个 USB 连接器和几个分立器件，MSP430 USB MCU 是一个完整的解决方案，适用于需要 USB 连接和模拟外设同时具有超低功耗的应用。从软件的角度来看，TI 提供了支持最常见设备类别的 API 堆栈。

MSP430 USB MCU 基于 TI 经验证的 MSP430 架构 F5xx 和 F6xx。每个都支持 1.8 至 3.6 V 操作，时钟速度高达 25 MHz，集成的可编程电源监控约为 200 nA。新的时钟源进一步最大化了功耗、速度、精度和成本之间的权衡，并且可以在整个 Vcc 范围内执行闪存写入/擦除。除了提供广泛的闪存大小（8 至 512 kB）和高达 66 kB 的 RAM，支持 USB 的 MSP430 设备还有一个额外的 2 kB RAM 专用于 USB，当 USB 被禁用时，它可用用于一般用途。

TI 认识到消费者和工程师已经开始期望 USB 能够正常工作。事实上，虽然 USB 看起来像 UART 或 SPI 端口一样简单，但该协议的实现并不容易。与 UART 或 SPI 接口不同，即使在最简单的应用中，合规性也是 USB 设计的主要考虑因素。例如，主机可以随时挂起连接的设备。设备还必须能够处理意外移除。对于之前没有经历过这个过程的开发人员来说，这种意外的考虑可能需要额外的开发时间并导致意外的延迟。

MSP430 MCU 的 USB 支持的部分增值是通过直观的 API 堆栈管理实现 USB 的大部分底层复杂性。API 堆栈旨在让开发人员快速吸收。与 USB 本身一样，它们包含很多底层的复杂性，使开发人员免于不必要的麻烦，以帮助加快开发时间。堆栈源代码对那些希望完全控制的开发人员开放。对于每个堆栈，都提供了完整的程序员指南，作为 API 函数调用的参考，并清晰地描述了底层概念。

此外，TI 还提供 MSP430 USB 描述符工具。该工具用作 API 堆栈的“控制面板”，允许快速配置。它会根据用户输入自动创建每个 USB 设备必须向主机报告的描述符。这为开发人员节省了大量时间，并确保描述符正确完成。

堆栈可用于最常见的设备类别，并且无需额外收费。虽然开发人员不应低估创建强大 USB 接口所需的条件，但 TI 已显着缩短了 USB 学习曲线。通过这种方式，开发人员无需承担学习 USB 作为一项技术的详细细节的负担，而是能够专注于使用 USB 来增加其应用程序的价值和可用性。

编辑：hfy