智能汽車(chē)、家庭娛樂(lè)系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景中接口應(yīng)用設(shè)計(jì)

隨著我的家庭用旅行車(chē)逐漸發(fā)展為一個(gè)家庭影院，我需要更多的USB端口。我至少需要為前排乘客準(zhǔn)備兩個(gè)USB端口，不過(guò)我也想讓后排乘客能夠?qū)⒉煌瑑?nèi)容（音樂(lè)、視頻）上傳給車(chē)用音響。目前某些汽車(chē)為第二排和第三排乘客準(zhǔn)備了USB充電端口，使這些乘客能在座位上欣賞音樂(lè)、視頻。然而，在不久的將來(lái)，我希望也能夠從這些位置上接收數(shù)據(jù)。

不過(guò)，事實(shí)證明，我的這些愿望實(shí)現(xiàn)起來(lái)還很困難。目前的集線(xiàn)器在很長(zhǎng)的距離上轉(zhuǎn)接數(shù)據(jù)信號(hào)，不過(guò)它們不能實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)的智能手機(jī)所要求的USB如影隨形 (OTG) 或與之相似的技術(shù)。USB兼容集線(xiàn)器設(shè)計(jì)人員試圖找到一個(gè)替代方法來(lái)避開(kāi)這一功能性欠缺的問(wèn)題時(shí)，會(huì)遇到很大的難題。設(shè)計(jì)人員能夠使用開(kāi)關(guān)來(lái)將上行端口翻轉(zhuǎn)為下行端口，不過(guò)這會(huì)對(duì)信號(hào)完整性產(chǎn)生負(fù)面影響。

這一挑戰(zhàn)已經(jīng)催生出對(duì)于全新雙向轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的需要。一個(gè)雙向轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器必須實(shí)時(shí)分析信號(hào)、確定主機(jī)和器件端、確定數(shù)據(jù)方向，并且補(bǔ)償信號(hào)損失。這一功能既需要模擬技術(shù)，也需要數(shù)字技術(shù)。

作為用戶(hù)，我希望連接的設(shè)備能夠有足夠的接收靈敏度來(lái)接受來(lái)3m短電纜的信號(hào)。實(shí)際上，我想讓信號(hào)能夠在家用旅行車(chē)的車(chē)用音響與第三排座椅之間自由傳輸！

圖1：TUSB211-Q1用3m電纜改進(jìn)了近端眼圖中的上升邊緣

為了實(shí)現(xiàn)這一功能，我的系統(tǒng)仍然需要一個(gè)雙向USB 2.0轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器。TI已經(jīng)推出了首款此類(lèi)轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器，TUSB211。它與全部現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)兼容，比如說(shuō)BC 1.2和OTG，以及以前的USB 1.0和1.1等標(biāo)準(zhǔn)。如圖1中所示，使用諸如TUSB211-Q1等雙向轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)人員能夠發(fā)現(xiàn)對(duì)近端眼圖的巨大改進(jìn)?，F(xiàn)在上升邊緣很清晰地通過(guò)眼圖測(cè)試。

在與USB接口打了很多年的交道后，我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)人員完成首個(gè)原型機(jī)搭建后，如果遇到信號(hào)完整性問(wèn)題，他們通常會(huì)認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器的必要性。TUSB211的獨(dú)特設(shè)計(jì)使用戶(hù)在認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器必要性之后，能夠很輕松地將其添加到系統(tǒng)內(nèi)，而不是在設(shè)計(jì)過(guò)程早期就必須決定是否需要采用這款器件。你可以用針對(duì)TUSB211的焊墊來(lái)設(shè)計(jì)和完成電路板布局布線(xiàn)，然后在原型機(jī)測(cè)試結(jié)果出來(lái)以后，再?zèng)Q定是否組裝轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器。在你獲得測(cè)試結(jié)果，并且已經(jīng)決定在PCB上增加轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器后，你只需安裝就可以了；而無(wú)需切斷傳輸線(xiàn)。如圖2所示，這就是被我們稱(chēng)為直通式封裝的封裝方式。

圖2：為了便于修改，TUSB211被設(shè)計(jì)成無(wú)需組裝即可在印刷電路板 (PCB) 上運(yùn)行

這個(gè)轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器在幫助我實(shí)現(xiàn)更多車(chē)載高速數(shù)據(jù)端口方面給予了我很大幫助。它還可以用在其它幾款、用戶(hù)希望延長(zhǎng)USB 2.0傳輸距離的應(yīng)用中，其中包括家庭娛樂(lè)系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化，以及更多其它應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，你可以將這款器件級(jí)聯(lián)在一起，進(jìn)一步延長(zhǎng)電纜的傳輸距離。