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智能汽车、家庭娱乐系统、工业自动化场景中接口应用设计_8

随着我的家庭用旅行车逐渐发展为一个家庭影院,我需要更多的USB端口。我至少需要为前排乘客准备两个USB端口,不过我也想让后排乘客能够将不同内容(音乐、视频)上传给车用音响。目前某些汽车为第二排和第三排乘客准备了USB充电端口,使这些乘客能在座位上欣赏音乐、视频。然而,在不久的将来,我希望也能够从这些位置上接收数据。

不过,事实证明,我的这些愿望实现起来还很困难。目前的集线器在很长的距离上转接数据信号,不过它们不能实现常见的智能手机所要求的USB如影随形 (OTG) 或与之相似的技术。USB兼容集线器设计人员试图找到一个替代方法来避开这一功能性欠缺的问题时,会遇到很大的难题。设计人员能够使用开关来将上行端口翻转为下行端口,不过这会对信号完整性产生负面影响。

这一挑战已经催生出对于全新双向转接驱动器的需要。一个双向转接驱动器必须实时分析信号、确定主机和器件端、确定数据方向,并且补偿信号损失。这一功能既需要模拟技术,也需要数字技术。

作为用户,我希望连接的设备能够有足够的接收灵敏度来接受来3m短电缆的信号。实际上,我想让信号能够在家用旅行车的车用音响与第三排座椅之间自由传输!

图1:TUSB211-Q1用3m电缆改进了近端眼图中的上升边缘

为了实现这一功能,我的系统仍然需要一个双向USB 2.0转接驱动器。TI已经推出了首款此类转接驱动器,TUSB211。它与全部现有标准兼容,比如说BC 1.2和OTG,以及以前的USB 1.0和1.1等标准。如图1中所示,使用诸如TUSB211-Q1等双向转接驱动器的设计人员能够发现对近端眼图的巨大改进。现在上升边缘很清晰地通过眼图测试。

在与USB接口打了很多年的交道后,我已经发现,在设计人员完成首个原型机搭建后,如果遇到信号完整性问题,他们通常会认识到转接驱动器的必要性。TUSB211的独特设计使用户在认识到转接驱动器必要性之后,能够很轻松地将其添加到系统内,而不是在设计过程早期就必须决定是否需要采用这款器件。你可以用针对TUSB211的焊垫来设计和完成电路板布局布线,然后在原型机测试结果出来以后,再决定是否组装转接驱动器。在你获得测试结果,并且已经决定在PCB上增加转接驱动器后,你只需安装就可以了;而无需切断传输线。如图2所示,这就是被我们称为直通式封装的封装方式。

图2:为了便于修改,TUSB211被设计成无需组装即可在印刷电路板 (PCB) 上运行

这个转接驱动器在帮助我实现更多车载高速数据端口方面给予了我很大帮助。它还可以用在其它几款、用户希望延长USB 2.0传输距离的应用中,其中包括家庭娱乐系统、工业自动化,以及更多其它应用。在这些应用中,你可以将这款器件级联在一起,进一步延长电缆的传输距离。


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