嵌入式应用的 USB 3.0 链路共享

USB 3.0 端口可通过分离超高速端口和标准 USB 2.0 端口来实现链路共享功能。目前，链路共享是赛普拉斯HX3 USB 3.0 集线器控制器的独有功能。本文将介绍如何在扩展坞、笔记本电脑、电视机、机顶盒等嵌入式应用程序中实现 USB 3.0 链路共享。HX3 控制器是赛普拉斯 USB 3.0 集线器控制器家族的产品，如图 1 所示。

图 1标准 USB3.0 端口(来源: 赛普拉斯)VBUS 使能信号 

(DSx_PWREN) 能够控制传输 VBUS 信号到已连接的 USB 3.0 设备。DSx_PWREN信号与过流信号 (DSx_OVRCURR) 一同实现可插拔 USB 3.0 端口的过流保护电路。当端口出现过流，连接到端口电源开关输出使能引脚的DSx_PWREN信号能够关闭端口电源。而向后兼容性需要用到 USB 2.0 信号线。当超高速设备（USB 3.0 设备）插入 USB 3.0 端口时，只有超高速线路能够进行通信，此时该特定端口的 USB 2.0 线路为空闲线路。同样地，当高速设备（USB 2.0 设备）插入 USB 3.0 端口时，超高速线路空闲。因此，在 USB 3.0 端口中，根据已连接的设备（超高速设备或 USB2.0 设备），任何指定时间的点，超高速线路或 USB 2.0 线路只有其中一种线路在运行。共享链路功能使 USB 3.0 DS 端口可分离为 2 个独立端口，一个嵌入式超高速端口和一个标准 USB 2.0 端口，从而有效地利用多余的线路。例如，如果嵌入式超高速设备（如 USB 3.0 摄像机）连接到其中一个 DS 端口上，HX3 控制器能够让系统设计师使用该特定端口的 USB 2.0 信号来连接到标准 USB 2.0 端口。图 2 显示了如何在系统中运行链路共享端口。在共享链路 DS 端口中，由于已经嵌入了超高速端口，超高速设备可以通过电路板布线与超高速端口永久链接，因此不能向下兼容 USB 2.0。已启用共享链路功能的系统不应连接到 USB 2.0 主机或 USB 2.0 集线器，因为共享链路超高速 DS 端口不支持 USB 2.0 功能（例如 USB 2.0 主机或集线器），连接到共享链路的超高速嵌入式设备将无法正常工作。 

图 2示例: 笔记本电脑主板的共享链路端口（来源：赛普拉斯)在通用型 USB 3.0 端口中，超高速通信出现故障时，所连接的 USB 3.0 设备将恢复为 USB 2.0 速度。然而，在共享链路端口中，这是没办法做到的。因为 USB 2.0 线路和超高速线路连接了两个单独的设备。为了克服这个限制，除了 USB 2.0 端口的电源使能控制引脚 (DSx_PWREN），共享链路还为嵌入式超高速端口（链路共享端口）实现单独的 VBUS 使能控制引脚（DSx_VBUSEN_SS）。这有助于对嵌入式超高速端口的电源进行独立控制。HX3 控制器侦测到超高速通信故障，将其已连接到嵌入式超高速设备的 VBUS 检测引脚的DSx_VBUSEN_SS信号翻转。该 DS 嵌入式超高速设备将重新枚举，认为此 VBUS 的翻转为断开连接事件或连接事件。这就是 HX3 控制器独有的共享链路功能。例如，表 1 比较了共享链路扩展坞设计和使用了 2 个集线器控制器的传统扩展坞的设计中使用的组件。与传统扩展坞设计相比，基于共享链路的扩展坞设计可以节省 28 个组件。安装组件所需的空间也相应地减少了。

表 1 共享链路扩展坞和传统扩展坞的比较

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