Texas Instruments USB-TO-GPIO2 USB接口适配器评估模块 (EVM) 可通过标准type-A转mini-B USB电缆作为主机PC和一个或多个目标设备之间的接口适配器或桥接器。USB 接口适配器与主机 PC 之间的通信通过 USB 实现。USB接口适配器与目标器件之间的通信通过内部集成电路( ^I2C^ )、通用输入和输出、GPIO或两者进行。Texas Instruments USB-TO-GPIO2桥接器转换USB和I^2^C/GPIO之间的通信事务。

数据手册：*附件：Texas Instruments USB-TO-GPIO2 USB接口适配器EVM数据手册.pdf

特性

• 支持一次模式 ^I2C^ 、SMBus™或PMBus™以及GPIO
• 选择100kHz、400kHz或1MHz的不同时钟速度，用于 ^I2C^ 、PMBus或SMBus通信
• 为时钟、数据和警报信号配置不同上拉电阻器，包括开漏
• 支持灵活的^I2C^读写事务

Texas Instruments USB-TO-GPIO2接口适配器技术解析

概述

Texas Instruments的USB-TO-GPIO2是一款USB接口适配器评估模块(EVM)，它作为主机PC与一个或多个目标设备之间的桥梁，通过标准Type-A到Mini-B USB电缆实现通信。该设备支持USB与I2C/GPIO协议之间的转换，为工程师提供了便捷的设备评估和系统开发工具。

主要特性

1. ‌双模通信支持‌：
   • 支持USB到I2C通信
   • 支持USB到GPIO通信
   • 可同时连接多个I2C目标设备
2. ‌灵活的接口配置‌：
   • 10引脚带状电缆连接器(J2)提供多功能I/O
   • 可配置上拉电阻(2.2kΩ、1kΩ或499Ω)
   • 支持3.3V/100mA电源输出
3. ‌即插即用设计‌：
   • 被PC识别为通用HID设备
   • 无需专用驱动程序(Windows内置支持)
   • 绿色LED指示USB连接状态

硬件设计详解

连接器与引脚功能

USB-TO-GPIO2的核心是10引脚带状电缆连接器J2，其引脚定义如下表所示：

引脚	名称	类型	功能描述
1	PMBCTRL5/GPIO7	I/O	第五PMBUS控制线或GPIO7
2	PMBCTRL4/GPIO6	I/O	第四PMBUS控制线或GPIO6
3	PMBCTRL3/GPIO5	I/O	第三PMBUS控制线或GPIO5
4	PMBCTRL2/GPIO4	I/O	第二PMBUS控制线或GPIO4
5	+3.3V	PWR	3.3V电源输出(最大100mA)
6	GND	GND	公共地
7	PMBCTRL1/GPIO3	I/O	第一PMBUS控制线或GPIO3
8	PMBALERT/SMBALERT/GPIO2	I/O	ALERT信号线或GPIO2
9	PMBC/SMBC/SCL/GPIO1	I/O	时钟线或GPIO1
10	PMBD/SMBD/SDA/GPIO0	I/O	数据线或GPIO0

上拉电阻配置

引脚8、9和10的上拉电阻可通过固件命令配置，提供多种选项：

• ‌ 引脚8(ALERT) ‌：无上拉或2.2kΩ
• ‌ 引脚9(CLOCK) ‌：无上拉、2.2kΩ、1kΩ或499Ω
• ‌ 引脚10(DATA) ‌：无上拉、2.2kΩ、1kΩ或499Ω

默认配置为所有三个引脚使用2.2kΩ上拉电阻。

PMBUS与SMBUS通信支持

支持的交易类型

USB-TO-GPIO2固件支持以下基本SMBUS交易类型：

• 发送字节
• 接收字节
• 写入字节
• 读取字节
• 写入字
• 读取字
• 块写入
• 块读取
• 过程调用
• 块读取-块写入过程调用
• 组命令(PMBUS特有)

特殊信号处理

• ‌ALERT信号‌：目标设备可通过拉低ALERT线向主机报告故障或警告条件
• ‌CONTROL信号‌：提供5个PMBUS CONTROL信号，用于启用/禁用目标设备电源
• ‌不支持信号‌：写保护(Write Protect)和复位(RESET)信号

时钟与错误检查

• ‌时钟速度‌：默认100kHz(兼容PMBUS 1.0和SMBUS 2.0)，可配置为400kHz或1MHz
• ‌时钟拉伸‌：最小值25ms，最大值35ms
• ‌ PEC(包错误检查) ‌：默认启用，可通过专用命令关闭

使用指南

连接步骤

1. 使用USB线连接PC和USB接口适配器，等待绿色LED亮起
2. 使用10引脚带状电缆连接USB接口适配器和I2C设备板
3. 为I2C板供电
4. 打开Fusion Digital Power设计工具并按照GUI说明操作

故障排除

1. ‌LED不亮‌：
   • 检查USB连接是否牢固
   • 尝试不同的USB端口
   • 重启计算机
   • 更换USB电缆
2. ‌通信失败‌：
   • 确认带状电缆连接正确
   • 检查I2C通信速度和上拉电阻配置
   • 咨询I2C目标板制造商

应用场景

1. ‌电源管理系统开发‌：用于评估和配置TI数字电源器件
2. ‌嵌入式系统调试‌：作为通用I2C/SMBUS主机接口
3. ‌自动化测试‌：集成到自动化测试系统中控制多个I2C设备
4. ‌教育实验‌：用于嵌入式通信协议教学演示

技术注意事项

1. ‌静电防护‌：器件包含静电敏感元件，操作时需采取防静电措施
2. ‌电压限制‌：I2C线路仅支持3.3V操作，5V可能造成永久损坏
3. ‌电源限制‌：3.3V输出最大电流为100mA
4. ‌FCC警告‌：该设备仅适用于实验室测试环境，可能产生射频干扰