Electoday 4.0

ไมโครคอนโทรลเลอร์ => ARM Processors => Topic started by: tha on June 06, 2022, 07:51:11 am

Title: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 06, 2022, 07:51:11 am
28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)

Low-density devices are STM32F101xx, STM32F102xx and STM32F103xx
microcontrollers ที่ the Flash memory density ย่านระหว่าง 16 and 32 Kbytes.

Medium-density devices are STM32F101xx, STM32F102xx and STM32F103xx
microcontrollers ที่ the Flash memory density ย่านระหว่าง 64 and 128 Kbytes.

High-density devices are STM32F101xx and STM32F103xx microcontrollers ที่ the
Flash memory density ย่านระหว่าง 256 and 512 Kbytes.

XL-density devices are STM32F101xx and STM32F103xx microcontrollers ที่ the
Flash memory density ย่านระหว่าง 768 Kbytes and 1 Mbyte.

Connectivity line devices are STM32F105xx and STM32F107xx microcontrollers.

ส่วนนี้ประยุกต์ใช้กับ STM32F105xx and STM32F107xx connectivity line devices เท่านั้น.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 06, 2022, 09:40:14 am
28.1 OTG_FS introduction

ลิขสิทธิ์บางส่วน (c) 2004, 2005 Synopsys, Inc. สงวนลิขสิทธิ์ ใช้โดยได้รับอนุญาต
ส่วนนี้นำเสนอ the architecture และ the programming model ของ the OTG_FS controller.
คำย่อต่อไปนี้ถูกใช้ไปตลอด section นี้:
FS                   Full-speed
LS                   Low-speed
MAC               Media access controller
OTG               On-the-go
PFC                Packet FIFO controller
PHY               Physical layer
USB               Universal serial bus
UTMI              USB 2.0 transceiver macrocell interface (UTMI)

การอ้างอิงถูกทำถึงเอกสารต่อไปนี้:
•      USB On-The-Go Supplement, Revision 1.3
•      Universal Serial Bus Revision 2.0 Specification

The OTG_FS เป็น a dual-role device (DRD) controller ที่รองรับทั้ง device and host functions และตรงตามอย่างสมบูรณ์กับ the On-The-Go Supplement to the USB 2.0 Specification. มันสามารถถูกกำหนดค่าเป็น a host-only or device-only controller, ตรงตามอย่างสมบูรณ์กับ the USB 2.0 Specification. ใน host mode, the OTG_FS รองรับ full-speed (FS, 12 Mbits/s) และ low-speed (LS, 1.5 Mbits/s) transfers ในขณะที่ใน device mode, มันรองรับเฉพาะ full-speed (FS, 12 Mbits/s) transfers. The OTG_FS รองรับทั้ง HNP and SRP. อุปกรณ์ภายนอกที่จำเป็นต้องมีเท่านั้นคือ a charge pump สำหรับ VBUS ใน host mode.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 07, 2022, 08:52:07 am
28.2 OTG_FS main features

The main features สามารถถูกแบ่งลงในสามประเภท: general, host-mode and device-mode features.

28.2.1 General features
The OTG_FS interface general features เป็นดังต่อไปนี้:
•   มันคือ USB-IF ได้รับการรับรองตาม the Universal Serial Bus Specification Rev 2.0
•   มันรวมการรับรองอย่างเต็มรูปแบบ (PHY) สำหรับ the optional On-The-Go (OTG) protocol รายละเอียดใน the On-The-Go
     Supplement Rev 1.3 specification
    –   การรองรับแบบองค์รวมสำหรับ A-B Device Identification (ID line)
    –   การรองรับแบบองค์รวมสำหรับ host Negotiation Protocol (HNP) and Session Request Protocol (SRP)
    –   มันยอมให้ host ปิด VBUS เพื่อประหยัด battery power ใน OTG applications
    –   มันรองรับ OTG ตรวจสอบดู VBUS levels ด้วย internal comparators
    –   มันรองรับ dynamic host-peripheral switch ของหน้าที่
•   มันสามารถกำหนดค่าทางซอฟแวร์เพื่อให้ทำงานเป็น:
    –   SRP มีความสามารถ USB FS Peripheral (B-device)
    –   SRP มีความสามารถ USB FS/LS host (A-device)
    –   USB On-The-Go Full-Speed Dual Role device
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 07, 2022, 09:28:39 am
•   รองรับ FS SOF and LS Keep-alives ด้วยth
    –   SOF pulse PAD connectivity (OTG_FS_SOF)
    –   SOF pulse internal connection to timer2 (TIM2)
    –   Configurable framing period
    –   Configurable end of frame interrupt
•   มันรวม power saving features ไว้อย่างเช่น system stop ในระหว่าง USB Suspend, ปิด clock domains internal ไปยัง the
     digital core, PHY and DFIFO power management
•   มันมีคุณลักษณะ RAM เฉพาะ 1.25 Kbytes พร้อมการควบคุม FIFO ขั้นสูง:
    –   สามารถกำหนดค่าการแบ่งพาร์ติชั่นของ RAM space ลงใน FIFOs ต่างๆเพื่อความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพของการใช้ RAM
    –   แต่ละ FIFO สามารถถือหลาย packets
    –   Dynamic memory allocation
    –   สามารถกำหนดค่า FIFO sizes ที่ไม่เป็นกำลัง 2 เพื่อยอมให้ใช้ contiguous memory locations
•   มันรับประกัน max USB bandwidth สำหรับสูงถึง one frame (1ms) โดยปราศจาก system intervention
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 08, 2022, 09:17:02 am
28.2.2 Host-mode features

The OTG_FS interface main features และ requirements ใน host-mode มีดังต่อไปนี้:
•   External charge pump สำหรับ VBUS voltage generation.
•   สูงถึง 8 host channels (pipes): แต่ละ channel สามารถกำหนดค่าใหม่ได้แบบไดนามิกเพื่อจัดสรรชนิดใดๆของ USB transfer.
•   Built-in hardware scheduler holding:
    –   สูงถึง 8 interrupt พร้อม isochronous transfer ร้องขอใน the periodic hardware queue
    –   สูงถึง 8 control พร้อม bulk transfer ร้องขอใน the non-periodic hardware queue
•   การจัดการของ a shared RX FIFO, a periodic TX FIFO and a nonperiodic TX FIFO สำหรับการใช้งานอย่างมีประสิทธิ์ภาพของ
     the USB data RAM.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 08, 2022, 09:38:06 am
28.2.3 Peripheral-mode features

The OTG_FS interface main features ใน peripheral-mode มีดังต่อไปนี้:
•   1 bidirectional control endpoint0
•   3 IN endpoints (EPs) สามารถกำหนดค่าได้เพื่อรองรับ Bulk, Interrupt หรือ Isochronous transfers
•   3 OUT endpoints สามารถกำหนดค่าได้เพื่อรองรับ Bulk, Interrupt หรือ Isochronous transfers
•   การจัดการของ a shared Rx FIFO and a Tx-OUT FIFO สำหรับการใช้งานอย่างมีประสิทธิ์ภาพของ the USB data RAM
•   การจัดการของสูงถึง 4 dedicated Tx-IN FIFOs (หนึ่งสำหรับแต่ละ active IN EP) เพื่อใส่โหลดน้อยลงบน the application
•   รองรับสำหรับ the soft disconnect feature.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 08, 2022, 09:56:28 am
28.3 OTG_FS functional description

(https://i.imgur.com/wmeT4Gv.png)
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 08, 2022, 10:01:05 am
28.3.1 OTG pins

(https://i.imgur.com/O84wnWm.png)
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 08, 2022, 01:08:26 pm
28.3.2 OTG full-speed core

The USB OTG FS รับ the 48 MHz ±0.25% clock จาก the reset and clock controller(RCC), โดยทาง an external quartz. The USB clock ถูกใช้สำหรับการขับ the 48 MHz domain ที่ full-speed(12 Mbit/s) และต้องถูกเปิดใช้งานก่อนการกำหนดค่า the OTG FS core.

The CPU อ่านและเขียนจาก/ถึง the OTG FS core registers ผ่านทาง the AHB peripheral bus. มันถูกแจ้ง USB events ผ่านทาง the single USB OTG interrupt line ที่อธิบายใน Section 28.15: OTG_FS interrupts.

The CPU ส่ง data ผ่าน the USB โดยการเขียน 32-bit words ไปยัง dedicated OTG_FS locations (push registers). The data ดังนั้นถูกเก็บโดยอัตโนมัติลงใน Tx-data FIFOs ที่กำหนดค่าไว้ภายใน the USB data RAM. มี one Tx-FIFO push register สำหรับแต่ละ in-endpoint (peripheral mode) หรือ out-channel (host mode).

The CPU รับ the data จาก the USB โดยการอ่าน 32-bit words จาก dedicated OTG_FS addresses (pop registers). The data ดังนั้นถูกดึงโดยอัตโนมัติจาก a shared Rx-FIFO ที่กำหนดค่าไว้ภายใน the 1.25 KB USB data RAM. มี one Rx-FIFO pop register สำหรับแต่ละ out-endpoint หรือ in-channel.

The USB protocol layer ถูกขับโดย the serial interface engine (SIE) และทำให้เป็นอนุกรมผ่าน the USB โดย the full-/low-speed transceiver module ภายใน the on-chip physical layer (PHY).
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 09, 2022, 09:14:26 am
28.3.3 Full-speed OTG PHY

The embedded full-speed OTG PHY ถูกควบคุมโดย the OTG FS core และถ่ายทอด USB control & data signals ผ่าน the full-speed subset of the UTMI+ Bus (UTMIFS). มันจัดให้มี the physical รองรับต่อ USB connectivity
The full-speed OTG PHY รวมส่วนประกอบต่อไปนี้:
•   FS/LS transceiver module ที่ใช้โดยทั้ง host and device. มันขับ transmission and reception โดยตรงบน the single-
     ended USB lines.
•   integrated ID pull-up resistor ที่ใช้เพื่อสุ่ม the ID line สำหรับ A/B device identification.
•   DP/DM integrated pull-up and pull-down resistors ที่ควบคุมโดย the OTG_FS core ขึ้นอยู่กับบทบาทปัจจุบันของ the
     device. เป็น a peripheral, มันเปิดใช้งาน the DP pull-up resistor เพื่อส่งสัญญาณ full-speed peripheral connections ทันที
     ที่ VBUS ได้รับสัญญานว่าอยู่ที่ a valid level (B-session valid). ใน host mode, pull-down resistors ถูกเปิดใช้งานบนทั้ง
     DP/DM. Pull-up and pull-down resistors ถูกสลับแบบไดนามิกค์เมื่อ the device’s role ถูกเปลี่ยนโดยทาง the host
     negotiation protocol (HNP).
•   Pull-up/pull-down resistor ECN circuit. The DP pull-up ประกอบด้วย 2 resistors ที่ควบคุมแยกกันจาก the OTG_FS ตาม
     the resistor Engineering Change Notice ที่ใช้กับ USB Rev2.0. การตัดแต่งแบบไดนามิกของ the DP pull-up strength ยอม
     เพื่อ better noise rejection และ Tx/Rx signal quality.
•   VBUS sensing comparators ที่มี hysteresis ที่ใช้เพื่อตรวจหา VBUS Valid, A-B Session Valid และ session-end voltage
     thresholds(ขอบเขต(บน-ล่าง)). พวกมันถูกใช้เพื่อขับ the session request protocol (SRP), ตรวจหา valid startup และ end-
     of-session conditions, มอนิเตอร์ the VBUS supply อย่างคงที่ในระหว่าง USB operations.
•   VBUS pulsing method circuit ที่ใช้เพื่อ charge/discharge VBUS ผ่าน resistors ในระหว่าง the SRP (weak drive).
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 09, 2022, 10:04:04 am
28.4 OTG dual role device (DRD)

(https://i.imgur.com/7nPQuNY.png)
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 10, 2022, 09:37:01 am
28.4.1 ID line detection

The host หรือ peripheral (ค่าเริ่มต้น) role ถูกถือว่าขึ้นอยู่กับ the ID input pin (OTG_FS_ID). The ID line status ถูกกำหนดเมื่อเสียบ the USB, ขึ้นอยู่กับว่า
ข้างไหนของ the USB cable ถูกเชื่อมต่อกับ the micro-AB receptacle.

•   ถ้า the B-side of the USB cable ถูกต่อกับ a floating ID wire, the integrated pull-up resistor ตรวจพบ a high ID level
     และ the default Peripheral role ถูกยืนยัน. ในการกำหนดค่านี้ the OTG_FS สอดคล้องกับ the standard FSM ที่อธิบายโดย
     section 6.8.2: On-The-Go B-device of the On-The-Go Specification Rev1.3 เสริมสำหรับ the USB2.0.
•   ถ้า the A-side of the USB cable ถูกต่อกับ a grounded ID, the OTG_FS ปล่อยออก an ID line status เปลี่ยน interrupt
    (CIDSCHG bit in OTG_FS_GINTSTS) สำหรับ host software initialization, และสลับโดยอัตโนมัติไปยัง the host role. ใน
    การกำหนดค่านี้ the OTG_FS สอดคล้องกับ the standard FSM ที่อธิบายโดย section 6.8.1: On-The-Go Adevice of the On-
    The-Go Specification Rev1.3 เสริมสำหรับ the USB2.0.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 10, 2022, 10:16:04 am
28.4.2 HNP dual role device

The HNP capable bit ใน the Global USB configuration register (HNPCAP bit ใน OTG_FS_GUSBCFG) เปิดใช้งาน the OTG_FS core เพื่อเปลี่ยนแบบไดนามิกค์บทบาทของมันจาก A-host ไปเป็น A-peripheral และในทางกลับกัน, หรือจาก B-Peripheral ไปเป็น B-host และในทางกลับกันตรงตาม the host negotiation protocol (HNP). The current device status สามารถถูกอ่านโดยค่าที่รวมกันของ the Connector ID Status bit ใน the Global OTG control and status register (CIDSTS bit ใน OTG_FS_GOTGCTL) และ the current mode of operation bit ใน the global interrupt and status register (CMOD bit in OTG_FS_GINTSTS).

The HNP program model ถูกอธิบายอย่างละเอียดใน Section 28.17.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 10, 2022, 10:29:52 am
28.4.3 SRP dual role device

The SRP capable bit ใน the global USB configuration register (SRPCAP bit ใน OTG_FS_GUSBCFG) เปิดใช้งาน the OTG_FS core เพื่อปิดการสร้าง VBUS สำหรับ the A-device เพื่อประหยัดพลังงาน. โปรดทราบว่า the A-device มีหน้าที่ในการขับ VBUS เสมอโดยไม่คำนึงถึง the host or peripheral role of the OTG_FS.

the SRP A/B-device program model ถูกอธิบายอย่างละเอียดใน Section 28.17.
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 10, 2022, 10:57:25 am
28.5 USB peripheral

section นี้ให้ the functional description of the OTG_FS ใน the USB peripheral mode. The OTG_FS ทำงานเป็น an USB peripheral ในสถานการณ์ต่อไปนี้:
•   OTG B-Peripheral
    –   OTG B-device default state ถ้า B-side of USB cable ถูกเสียบ
•   OTG A-Peripheral
    –   OTG A-device state หลังจาก the HNP สลับ the OTG_FS ไปเป็น peripheral role ของมัน
•   B-device
    – ถ้า the ID line ปรากฎ, หน้าที่และต่อถึง the B-side of the USB cable, และ the HNP-capable bit in the Global USB
       Configuration register (HNPCAP bit in OTG_FS_GUSBCFG) จะถูกเคลียร์ (ดู On-The-Go Rev1.3 par. 6.8.3).
•   Peripheral only (ดู Figure 305)
    – The force device mode bit ใน the Global USB configuration register (FDMOD in OTG_FS_GUSBCFG) ถูกเซ็ตเป็น
       1, บังคับ the OTG_FS core ให้ทำงานเป็น a USB peripheral-only (ดู On-The-Go Rev1.3 par. 6.8.3). ในกรณีนี้, the ID
       line จะถูกเพิกเฉยแม้ว่าปรากฎบน the USB connector.

Note:  ในการสร้าง a bus-powered device implementation ในกรณีของ the B-device or peripheral-only configuration, an
           external regulator ต้องถูกเพิ่มเพื่อสร้าง the VDD chip-supply จาก VBUS.


(https://i.imgur.com/ySyZHNR.png)
Title: Re: 28 USB on-the-go full-speed (OTG_FS)
Post by: tha on June 10, 2022, 01:50:55 pm
28.5.1 SRP-capable peripheral

The SRP capable bit ใน the Global USB configuration register (SRPCAP bit ใน OTG_FS_GUSBCFG) เปิดใช้งาน the OTG_FS เพื่อรองรับ the session request protocol (SRP). ในวิธีนี้, มันยอมให้ the remote A-device ประหยัดพลังงานโดยการปิด VBUS ในขณะที่ the USB session ถูกแขวน.

The SRP peripheral mode program model ถูกอธิบายอย่างละเอียดใน the B-device session request protocol section.