深入剖析Microchip EVB - USB4715評(píng)估套件

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的評(píng)估套件對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，它能幫助我們快速了解和評(píng)估新的芯片或技術(shù)。今天，我們就來(lái)深入探討Microchip的EVB - USB4715評(píng)估套件。

文件下載：EVB-USB4715.pdf

一、產(chǎn)品概述

EVB - USB4715是一款專為評(píng)估USB4715 4端口高速USB智能集線器而設(shè)計(jì)的演示和評(píng)估平臺(tái)。它基于4層符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板（PCB），為用戶提供了必要的要求和接口選項(xiàng)，有助于用戶理解產(chǎn)品并加速USB4715在設(shè)計(jì)中的集成。

（一）特點(diǎn)

1. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：采用了Microchip的PortSwap、PHYBoost?和VariSense?等先進(jìn)技術(shù)。
2. 高兼容性：USB4715采用48引腳QFN RoHS兼容封裝，完全符合USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)，支持高速（HS）、全速（FS）和低速（LS）操作，且USB引腳具有5V耐壓能力。
3. 端口配置：擁有一個(gè)USB 2.0微型AB上游端口和四個(gè)下游端口，其中包括兩個(gè)Type - C USB 2.0下游端口和兩個(gè)Type - A USB 2.0下游端口。所有下游端口都支持單獨(dú)的端口電源和過(guò)流檢測(cè)，并且可以通過(guò)電池充電選擇分流器J1和J20啟用電池充電功能（BC1.2或SE1，每個(gè)端口最大2.1A）。
4. 電源管理：該套件支持自供電操作，通過(guò)一個(gè)+12.0V穩(wěn)壓的外部電源供電。板載有一個(gè)10A的+5.2V穩(wěn)壓器和一個(gè)0.5A的+3.3V穩(wěn)壓器，為設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。
5. 固件支持：板載SPI閃存，可用于外部下載固件，并且支持通過(guò)SMBus或外部16 - Mbit SPI閃存設(shè)備進(jìn)行自定義配置。
6. LED指示：配備了多種LED指示燈，包括端口電源指示燈、端口連接指示燈、SPI閃存活動(dòng)藍(lán)色指示燈、復(fù)位紅色指示燈和3.3V電源綠色指示燈等，方便用戶實(shí)時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)。
7. 接口豐富：提供了終端塊連接器和桶形連接器，可分別用于連接外部工作臺(tái)電源和Microchip 12V電源。同時(shí)，還具備橋接外設(shè)功能，如USB - 到 - UART（CDC）、USB - 到 - (I^{2}S)音頻編解碼器、USB - 到 - SMBus和USB - 到 - SPI等。

（二）參考資料

在使用過(guò)程中，我們可以參考以下資料：

• Microchip的USB4715數(shù)據(jù)手冊(cè)（DS00002514A）。
• USB - IF的電池充電規(guī)范（修訂版1.2，2010年12月7日）。
• USB - IF的Type - C電纜和連接器規(guī)范（修訂版1.1，2015年4月3日）。

（三）相關(guān)定義

為了更好地理解產(chǎn)品，我們需要了解一些相關(guān)的定義：

• BC1.2：最新的USB - IF指定的USB電池充電標(biāo)準(zhǔn)。
• CDP：充電下游端口，是一種符合BC1.2標(biāo)準(zhǔn)的端口，允許同時(shí)進(jìn)行USB數(shù)據(jù)傳輸和充電。
• DCP：專用充電端口，僅支持USB充電，不支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。
• DFP：下游端口。
• EVB：評(píng)估板。
• HS：USB 2.0高速。
• OTP：一次性可編程存儲(chǔ)器。
• SDP：標(biāo)準(zhǔn)下游端口，不具備高電流電池充電能力。
• SE1：一種非USB兼容的電池充電類型，通過(guò)將USB D + / D - 設(shè)置為特定的直流電壓來(lái)傳達(dá)充電能力。
• Type - C：可逆USB連接器。
• UFP：上游端口。
• USB - IF：USB集成商論壇，負(fù)責(zé)制定USB規(guī)范。

二、快速上手

（一）套件內(nèi)容

EVB - USB4715評(píng)估套件包含以下基本設(shè)備：

1. EVB - USB4715評(píng)估板。
2. 12V電源。
3. A到微型B的USB電纜。

（二）快速啟動(dòng)步驟

1. 將隨附的12V電源連接到EVB - USB4715的桶形連接器（J11）。
2. 使用USB Type - A插頭到USB微型B插頭的電纜，通過(guò)上游“端口0”的USB微型B插座（J4）將EVB - USB4715連接到USB主機(jī)。
3. 現(xiàn)在可以將設(shè)備連接到任何下游端口，以便與USB主機(jī)進(jìn)行枚舉和使用。
4. 將分流器連接到跳線“VBUS_DET”（J4）。
5. 將“ON/OFF”開關(guān)（SW2）滑到“ON”位置。
6. 可以通過(guò)在USB主機(jī)上啟動(dòng)MPLAB Connect軟件或操作硬件配置選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行額外的配置或評(píng)估特定功能。

三、硬件配置

（一）配置選項(xiàng)

1. 外部SPI閃存

上電時(shí)，USB4715首先會(huì)查找外部SPI ROM設(shè)備和閃存中的有效簽名。如果找到，將啟用外部ROM并從外部SPI ROM設(shè)備啟動(dòng)代碼執(zhí)行。要選擇SPI設(shè)備，需安裝分流器短接J18，并將J1的引腳2 - 3和5 - 6安裝分流器。當(dāng)代碼從SPI ROM設(shè)備執(zhí)行時(shí)，藍(lán)色LED（D18）將亮起。需要注意的是，如果SPI閃存未正確編程或簽名無(wú)效，即使選擇了SPI ROM，USB4715也將恢復(fù)到內(nèi)部默認(rèn)設(shè)置。

2. SMBus2

如果未找到SPI閃存設(shè)備，固件將檢查SMBus2是否啟用。要選擇SMBus2配置，需斷開J18以斷開SPI ROM，并通過(guò)將J2的引腳9 - 10分流來(lái)選擇CFG_STRAP頭的CONFIG5選項(xiàng)。連接SMBus2上拉電阻，將分流器連接到J15引腳1 - 2。SMBus2信號(hào)可以在J14的引腳1和3訪問(wèn)（引腳2為接地）。如果選擇了CONFIG5并啟用了SMBus2（即SMBus2時(shí)鐘和數(shù)據(jù)被上拉），USB4715將無(wú)限期等待來(lái)自SMBus2接口的數(shù)據(jù)，直到發(fā)送特殊的USB_ATTACH命令才會(huì)枚舉到USB主機(jī)。

3. 帶綁帶選項(xiàng)的內(nèi)部默認(rèn)配置

當(dāng)USB4715上電時(shí)未檢測(cè)到有效的SPI閃存圖像或SMBus2配置，它將使用內(nèi)部默認(rèn)寄存器設(shè)置，并從內(nèi)部ROM代碼中設(shè)置供應(yīng)商ID、產(chǎn)品ID、語(yǔ)言ID和設(shè)備ID等附加設(shè)置。如果未通過(guò)SPI或SMBus2進(jìn)行配置，可以通過(guò)兩個(gè)硬件綁帶CFG_BC_EN和CFG_NON - REM進(jìn)行額外配置。這些綁帶通過(guò)選擇每個(gè)引腳的六個(gè)電阻值之一來(lái)配置，EVB - USB4715展示了CFG_BC_EN和CFG_NON - REM的六個(gè)可能電阻值中的兩個(gè)。在上電時(shí)，USB4715設(shè)備會(huì)讀取這些綁帶以確定設(shè)備的默認(rèn)配置。

（二）電源

EVB - USB4715僅支持自供電操作，通過(guò)一個(gè)+12.0V穩(wěn)壓的外部電源供電。電源插頭插入板上的2.5mm連接器J11，也可以通過(guò)螺絲端子TERM_BLOCK_2P（J12）提供外部電壓。+12.0V電源為一個(gè)10A穩(wěn)壓器供電，該穩(wěn)壓器輸出+5.2V給板上的設(shè)備，并為+3.3V穩(wěn)壓器供電。需要注意的是，所提供的12.0V外部電源無(wú)法支持所有下游端口同時(shí)進(jìn)行電池充電。如果所需的測(cè)試用例超出了電源的供電能力，應(yīng)使用更高功率的電源，否則可能會(huì)損壞12.0V外部電源。

（三）下游端口電源控制

四個(gè)下游端口的USB電源通過(guò)具有自動(dòng)放電功能的端口電源控制器進(jìn)行控制。兩個(gè)下游Type - C端口最多可支持3A的USB Type - C電池充電，下游端口1默認(rèn)配置為3A充電。兩個(gè)下游USB Type - A端口最多可支持2.1A的USB電池充電。

（四）USB Type - C端口

EVB - USB4715有兩個(gè)Type - C端口，它們是USB 2.0高速端口。這些端口使用Microchip UPD360 Type - C端口控制器來(lái)檢測(cè)USB Type - C的連接和插頭方向。UPD360通過(guò)監(jiān)測(cè)USB Type - C CC線上的電壓來(lái)檢測(cè)USB Type - C連接事件。下游端口1和2默認(rèn)配置為3A操作。

（五）LED指示燈

（六）開關(guān)

（七）連接器

（八）測(cè)試點(diǎn)

四、附錄資料

（一）原理圖

附錄A包含了EVB - USB4715的原理圖，通過(guò)原理圖我們可以詳細(xì)了解電路的連接和設(shè)計(jì)。

（二）物料清單（BOM）

附錄B展示了EVB - USB4715評(píng)估套件的物料清單，包括各種電容、電阻、二極管、連接器、集成電路等元件的詳細(xì)信息，如制造商、型號(hào)等。

（三）PCB絲印圖

附錄C展示了EVB - USB4715的頂部和底部絲印圖像，這對(duì)于我們了解電路板的布局和元件位置非常有幫助。

五、總結(jié)

Microchip的EVB - USB4715評(píng)估套件為電子工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估USB4715芯片的功能和性能。通過(guò)豐富的接口、靈活的配置選項(xiàng)和詳細(xì)的文檔支持，工程師可以快速上手并深入了解產(chǎn)品。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求對(duì)套件進(jìn)行配置和優(yōu)化，以滿足不同的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在使用過(guò)程中，我們要注意電源的選擇和使用，避免因電源問(wèn)題導(dǎo)致設(shè)備損壞。大家在使用這款評(píng)估套件時(shí)，有沒(méi)有遇到什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。