关键字：USB，PC，电源，工业，医疗， 微处理器

USB长期以来被认为是PC环境的一个不可或缺的元素，允许电子消费设备以及记忆存储设备与他们的主机外设接口并从主机获取电源。最近，这个领域出现了一种成长中的市场需求，即将USB功能集成到原有的嵌入式系统以便支持新的更高级的特征和功能。

最近更扩展到工业、医疗、零售业和运输业电子系统中植入USB功能，这一转变意味着，许多工程师还没有具备这些USB新应用的相关经验，毫无准备的面对这些新挑战。在设计上他们选择使用USB接口，但他们经常缺乏必要的知识来做参考。那些他们一直做的很成功的设备和产品将由此大受影响，包括产品上市时间，成本和整体性能。

当USB功能整合至一个传统的设计，工程师往往会以一个相似规格的装置或是一个合适的芯片来取代先前指定的微处理器以整合USB的功能。然而，虽然这看起来是最为简单的方法，还是有相当数量的软硬件需要重新设计。使新的微处理器适应系统，包含复杂的驱动程序，长时间的除错的过程并且需要更多的复杂的测试步骤，所有的因素都将提高工程费用，放慢开发进程，从而使工程开销超出原来的计划。

另一种策略是找专门提供给USB相关应用的微处理器，它不仅是特别设计来提供USB的连接，并且具备了控制的能力，以取代原来的微处理器。使用一个现成的高性能USB集成芯片，结合所支持的固件，将有效帮助将USB功能加入现有的系统设计。

为了回应USB功能在非消费性市场的需求，半导体产业已经开始开发一些芯片，以解决在市场上显着的差距。FTDI预见了这样的发展并且为此开发了Vinculum II芯片。这种双通道USB主/从式全速(12Mbit/s)控制器提供给工程师更大的设计灵活性，并可降低所使用的组件数量，缩短调试和开发的时间，并减少PCB的基板面积。

该芯片基于一个专利的处理器核心下整合了USB主/从接口软件库，而不是依赖从即定的供应商所取得的一般用途的处理器IP授权。这已说明Vinculum II有多项主要的优势。Vinculum II降低了系统存储器的需求，所以宝贵的MIPS(每秒百万条指令)资源能被分配至其他应用，且效能的等级也相对提升。这意味着，此解决方案在具体的应用上是更为完美，处理器的可用资源可以更有效的被利用。此外，由于不需负担专利权使用的费用，在价格上也相对的具竞争力，同时工程师不需要自己创建驱动。

Vinculum II控制芯片使用一个特别设计基于哈佛架构的16位CPU核心，并且内建了256KB的Flash和16KB的RAM。该装置是经由一个高效能的RTOS所支持，它使用了一个可扩展的分层驱动程序架构。还有一个特别设计的开发工具链，不同于一般的开发工具，Vinculum II以C语言为基础，使工程师能够快速且简单的开发他们所需的应用固件。

图1: Vinculum II USB控制芯片。

当我们希望将USB功能加入一个原始设计时，使用独立USB组件的方法将会使事情变的更顺利，它将减少工程师团队所要面对的困难与挑战，大部份原始设计都可重用，从而充分利用原来已经实现的开发工作，这也保证工程团队不需处理复杂的变更。客户能够完成他们所设计的专案，而不必深入了解USB的硬件和软件。因此客户能在旧系统的架构下，开发他们新的系统，而不需考虑它们内部的工作。

从本文可以了解，采用一个通用的核意味着特定的USB功能必需靠软件来实现，此结果将造成处理器资源不必要的浪费。若采用本文上述策略，利用一个优化的专利核心，许多的功能都能在硬件中实现。