Microchip小百科：USB 3.1 智能集線器特色與應用

圖一：Microchip USB5734 USB 3.1 智能集線器。

讀者們看到標題一定會立刻浮現一串問號──集線器不就是集線器嗎，加上「智能」會有什麼智慧和特異功能呢？如同大眾的一般認知，USB集線器就是在USB主控制器(Host)數量不足時用來擴充的裝置，要如何「智能」呢？

如下圖一所示，以Microchip USB5734 USB 3.1 智能集線器為範例，不僅能提供USB界面作為擴充連接USB裝置之用，還內建微控制器以支持USB橋接器的功能，由USB主控器利用Setup封包與非USB裝置通訊或進行界面控制，例如透過UART界面將圖像與文字示列在螢幕上，又或者透過I²C界面與螢幕觸控控制元件通訊。系統設計者可從Microchip官方網站下載軟體開發包，利用內含的可執行範例程式原始碼，方便快速的開發出具有個別特色的自有使用者界面工具程式，擴展並實踐高度整合的系統設計，降低整體設計成本並提高產品的附加價值。

說到此處，或許有讀者會說：「這算什麼智能，市面上有很多類似的產品啊！」沒錯，如果這樣就算「智能」，那未免有些濫用了這個詞彙。Microchip USB 3.1 智能集線器內含一次可編程唯讀記憶體(One Time Programmable Read Only Memory；OTP ROM)，透過Microchip免費提供可從官方網站下載的使用者界面工具或利用外部微控制器的I²C主控制器，設計者可以依據自身需求做有限度的變更原始出廠設定，或啟動Microchip USB 3.1 智能集線器的一些高階特異功能，例如改變USB訊號驅動能力以通過USB眼圖的測試，如果集線器與串口連接器在基板的不同面可將USB高速訊號管腳的功能互換以利訊號在基板上的繞線而不需換層，同時或個別啟動BC 1.2、China Charger或Apple下游串口快速充電交握支援等等。

更值得一提的功能是，Microchip擁有專利的FlexConnect超級特異功能，依下圖二所展示的，此功能可以讓使用者動態切換USB 3.1 智能集線器的上行串口在原始的集線器上行串口與第一個實體下游串口之間；支援此功能的USB 3.1 智能集線器可以讓設計者透過由USB主控器利用Setup封包、外部微控制器的I²C主控制器或單純觸發控制管腳來實現FlexConnect功能，這同時提供了對於USB OTG串口作為USB主控器或USB裝置的支持，也可以用來作為Type-C資料雙重用途串口(Data Dual Role Port；DRP)的應用。

如下圖三所列，Microchip目前提供了許多USB 3.1 智能集線器的解決方案，集線器上行有傳統的Type-B或最新的Type-C形式，下游可擴充的USB串口數分別有2, 4, 6, 7個，可支持傳統的Type-A和最新的Type-C資料串口，也支援工業等級操作溫度的器件。未來也將提供車用等級操作溫度的器件，及支援任意資料串口可做FlexConnect, Power Delivery 3.0和10 Gbps資料傳輸率的高階智能集線器， 配合其他Microchip的微控制器、類比器件、電源器件及USB 3.1 智能集線器可聯結的各種界面裝置，可以提供產品設計開發人員快速可靠且經濟高效的最佳總體系統解決方案。(本文由Microchip提供，作者Microchip應用工程師薛志浩。)

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