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1、 产品需求说明书 机密低功耗USB标准研究CJ-7.3-31 V0.1普天信息技术研究院200X年X月X日修订历史记录日期版本文档负责人修改内容2006-9-130.1阎磊编制姓名签字日期电话 （负责人）审查姓名签字日期电话 审核姓名签字日期电话 批准姓名签字日期电话 文档评审负责人： 参加评审人员： 目录1文档介绍5文档目的5读者对象5参考文档5术语与缩写解释52介绍62.1 研究动机62.2 标准的目的62.3 与pc和移动设备剪刀棒的概念73系统特点83.1主要特点83.2系统得应用结构83.2.1 系统得两种应用结构83.2.2 低功耗总线设备（存储卡）工作模块93.2.3 低功耗总线
2、设备（存储卡）控制器模块93.2.4 总线拓扑结构104电气特性124.1 信号和引脚分配124.1.1 引脚分配124.1.2 信号描述134.2 直流标准134.3 交流标准134.3.1 USB 2.0交流标准134.3.2 低功耗USB总线交流标准135 低功耗总线标准155.1同步域155.2 包标识定义15地址, 终点, CRC5定义165.4 包结束定义175.5 包标识格式175.5.1 起始帧格式185.6 数据包格式185.6.1 数据域格式185.6.2 数据包格式185.7 握手包格式195.8 特殊包格式195.8.1 PING格式195.9 传输类型195.10 信
3、号完整性195.11 总线带宽设置195.12 总线空闲，活跃205.13 厂商自定义命令206 低功耗总线描述符216.1 范围216.2 总述216.3 支持USB标准请求226.4 低功耗总线请求描述符256.4.1 卡描述符256.4.2 卡配置描述符266.4.3 卡接口描述符286.4.4 卡端点描述符296.4.5 卡字符串描述符316.5 低功耗总线扩展请求317 模式检测和初始化337.1 通用总线337.2 模式检查/低功耗总线命令337.2.1 CMD0337.2.2 CMD1357.3 初始化357.4 同步368 总结371 文档介绍 文档目的文档的初衷是为了提供制定
4、移动存储卡在移动环境中的功耗标准的参考标准，以及为低功耗USB设计提供参考资料。读者对象移动存储卡项目组成员，低功耗USB设计者。参考文档1：A Low-Power USB interface for Mobile Applications术语与缩写解释ADDR: 地址BLOCK: 一定数量的字节，是数据传输的基本单位CLK: 时钟信号CRC: 循环校验DAT: 数据线DCRC: 数据循环校验ENDP: 终点GPIO: 通用输入输出端口GPS: 全球定位系统LP-BUS: 并行低功耗总线PID: 包标识符SOF: 帧开始TCRC： 5比特循环校验TOKEN: 标识符USB: 通用串行总线USB
5、 2.0 PHY: 通用串行总线物理层WLAN: 无线局域网I/O: 主系统输入输出接口2 介绍2.1 研究动机这个标准的研究动机主要是基于如下考虑：1） 多功能标准支持移动设备中的多种输入输出函数功能：如大容量存储，闪存，局域网，无线局域网，蓝牙。因此也使这种接口标准可以用在诸多数码产品中去，如数码相机，PDA等。接口标准应用了标准的USB数据线D+,D-;和一根并行USB数据总线，这些与USB协议层，应用层，和驱动层兼容。2） 兼容性低功耗总线接口标准提供了软件层与USB平台的透明传输，这种透明传输意味着完全兼容现存的USB驱动，和对应不同功能的客户应用驱动。3） 低功耗移动设备对功耗的要
6、求很敏感，这个标准提供了在这种功耗敏感的移动数字产品中数据传输的标准。4） 连接标准的串行总线和低功耗总线，可以把移动产品和移动pc平台相连。如图2.1所示。5） 高速为要求高速数据传输的设备提供了更快的传输速率。 图2.12.2 标准的目的 标准是提供了在移动应用设备上的低功耗串行总线接口，提供了设备的物理结构，电气，物理，和协议层规范，使移动设备开发商能在一个总体透明的平台上实现自己设备。2.3 与pc和移动设备剪刀棒的概念如图2.2所示，一个低功耗接口可以和pc或移动应用设备连接。低功耗USB设备可以和标准的USB总线通过物理层和设备控制器连接，也可以和移动应用设备直接通过低功耗总线连接
7、，Bus Wrapper用来传输标准总线到低功耗总线，电路要求少于3000门。对于低功耗接口之间的传输不要求外加硬件电路。如果要求高速数据传输，主机端可以通过设计一个主机DMA控制器去达到一个最快120M/S的传输速度。图2.2 接口间的剪刀棒连接3 系统特点3.1主要特点 低功耗总线提供了两种的操作模式：一个是标准总线的操作模式，和低功耗总线操作模式，模式的选择由主机和设备的自动检测过程完成，下面列出低功耗USB设备的主要特点和优点。1）与标准的USB接口的兼容性：支持USB2.0的480M/S的传输速度，与USB2.0的协议，应用和驱动层兼容。2）低功耗：低功耗操作模式下相对于USB2.0
8、，低速率时钟速度使得功耗减少了70-90%,适用于移动功率敏感设备。3）灵活：既支持标准USB接口，又支持低功耗USB接口。4）设计简单：移动主机设备得低成本设计。6） 高速：120 Mbytes/sec. (can be extended to 240MB/sec)。3.2系统得应用结构3.2.1 系统得两种应用结构低功耗总线存在两种工作模式：一种是低功耗总线与标准总线的通信模式还有一种是低功耗总线之间的通信模式其操作原理框图如3.1所示。图3.1 低功耗总线系统工作框图3.2.2 低功耗总线设备（存储卡）工作模块如图3.1所示，低功耗总线设备功能模块可以划分为如下三个模块：l 总线: 标准
9、USB2.0和低功耗的物理总线部分，低功耗物理总线部分会在后面介绍。l 主控制单元模块:控制USB 2.0和低功耗总线的接口协议。它包括：总线控制电路，USB标准物理层和USB设备控制器。l 应用模块: 针对不同的设备功能属于的设备类完成的接口处理模块功能。3.2.3 低功耗总线设备（存储卡）控制器模块如图3.2所示典型的低功耗存储卡控制器的功能模块l 总线: USB 2.0或低功耗总线。 l 模式识别和选择模块: 自动检测主机和设备的总线情况并配以适当工作模式.l USB 2.0 物理层: USB 2.0的物理层。l USB 2.0 设备控制器: 控制USB 2.0的协议 接口.l 内部 U
10、TMI (USB 2.0 Transceiver Macro-cell Interface) 总线: USB 2.0 物理层和设备控制器之间的接口总线。l 低功耗USB总线。l WRAPPER: 低功耗总线与UTMI 接口之间的转换电路.l 应用模块: 根据用户或产品开发商的需求.图3.2 低功耗总线控制器模块 3.2.4 总线拓扑结构标准的USB总线拓扑结构如图3.4所示l 根集线器: 第一层的根总线。.l 集线器: 中继控制和路由选择。l 功能设备: 不同功能的USB设备。 图3.4 标准的USB总线拓扑结构低功耗USB总线拓扑结构与标准USB总线拓扑结构基本相同，强调在一个函数功能点只允
11、许使用一个低功耗设备。图3.5 低功耗总线拓扑结构4 电气特性4.1 信号和引脚分配4.1.1 引脚分配低功耗总线引脚分配如表5-1所示表 5-1 USB 2.0,和低功耗USB总线的引脚分配Pin List*1USB 2.0Low-Power USB Bus1VBUS(+5V)VDD (3.3V or 1.8V)2D-DAT03D+CLK4GNDVSS5DAT16DAT27DAT38DAT49DAT510DAT611DAT712DAT8/EOP*213DAT914DAT1015DAT1116DAT1217DAT1318DAT1419DAT15注意： 1. 所有设备端的引脚在操作模式选定之前应
12、该保持高阻状态。2. 在单向时钟模式时必须要求包结束信号，单向时钟模式不支持16为总线带宽3. 模式选择在后面介绍。4. 在上电初始化阶段低功耗USB总线的带宽是1bit，当检测到总线模式初始化时主机用GET_DESCRIPTOR命令得到设备信息，并设置合适的传输通道。 4.1.2 信号描述表 5-1定义的信号在表5-2中描述.Table 4-2 信号描述NameUsed modeDirectionDescriptionsCLKLP-BusHost = DeviceSynchronous clock in the Low-Power USB Bus (LP-Bus).DAT15:0LP-BusHost DeviceData Bus bit 150 in the Low-Power USB Bus (LP-Bus).EOPLP-BusHost DeviceEnd of Packet as in Clock Mode 0VDDLP-BusPower Supply (+3.3V or +1.8V)VSSLP-BusGroundD+U
