嵌入式芯片的标准界面及厂商差异

　　对于设计人员而言，根据应用的效能、电源、记忆体及介面等需求，寻找特定的嵌入式处理器，不是件容易的事，即便是相似的系统也存在显着的差异。儘管ARM处理器提供十多种选择，系统设计人员仍然很难找到完美搭配的解决方案。

　　本文将重点介绍各种标準介面，并说明不同嵌入式晶片厂商的差异。瞭解基本介面有助于设计人员优先考量，哪些介面应该整合于晶片。虽然标準介面具有很高的使用价值，但为提供额外的单晶片资源，也需要可客製化的单晶片介面，本文将介绍此两种周边区块。

　　USB

　　通用序列匯流排（USB）介面最初的开发目的，是用以连接个人电脑与周边。随着时间推移，已经成为工业与基础架构应用的常用介面。键盘、滑鼠及示波器等人机介面设备（HID），通常採用USB介面，这表示必须获得系统嵌入式处理器的支援。实现此一目标的最有效方法，是採用单晶片周边。

　　除了HID之外，工业与基础架构应用也可使用另外两种装置类别。USB通讯装置类（CDC）不但适用于数据机与传真机，也透过提供用于乙太网路封包传输的介面，来支援简单的网路功能。同样地，USB大量储存装置（MSD）主要针对硬碟驱动器及其他储存媒体。

　　USB 2.0规格需要主机进行所有入埠及出埠的传输。此规格也定义叁种基本装置：主机控制器、集线器及周边。

　　USB 2.0的实体互连，是在各个星型配置使用一个集线器的分层星型拓朴。各个线段都是一个主机与集线器或功能之间的点对点连接，或连接至其他集线器与其他功能的集线器。

　　USB 2.0系统中，用于装置的定址机制，可供单一主机连接多达127个装置，可以是集线器或周边的任何组合。复合或组合装置可以是选自于其中两个或两个以上的装置。

　　虽然USB 2.0很可能是工业和许多基础架构应用的首选，但周边装置在不使用主机的情况下相互通讯时，仍需要部署USB On-the-Go（OTG）。为了实作点对点通讯，USB OTG 引入一种新的装置，这种装置包含使两个周边共享资料的有限主机功能。

　　OTG 补充定义主机协商通讯协定（HNP）的新交握方式（handshake）。使用HNP，能够预设周边进行连接的装置，并请求成为主机，为现有USB 2.0主机装置範例提供点对点通讯。另外也定义阶段作业要求通讯协定（SRP）。

　　USB标準的普及与稳定的状态，嵌入式处理器厂商皆针对特定USB功能提供软体程式库，大幅缩短开发时间。系统设计人员不需要自行撰写程式码，只需要执行函式唿叫 （function call）即可进行介面操作。

　　这些程式库需通过认证，证明已通过USB设计论坛USB装置及嵌入式主机规範测试。德州仪器（TI）等多家厂商，皆为自家嵌入式处理器提供广泛的USB程式库。

　　2007年，高速USB推广团队成立，这种USB类型不仅向下相容以前的USB标準，而且资料速率比USB 2.0快10倍。USB 3.0採用新的讯号处理机制，并透过保留USB 2.0双线式介面，达到向下相容的效果。

　　EMAC

　　符合IEEE 802.3乙太网路标準的介面，一般会被误认为乙太网路媒体存取控制器（EMAC），但完整的EMAC子系统介面实际上包括叁个区块，这叁个区块可能已整合或未整合于晶片：实体层介面（PHY）、2.乙太网路MAC，这可实作通讯协定的EMAC层、3.一般称为MAC控制模组的自订介面。

　　EMAC模组可控制从系统到PHY的封包资料流。MDIO模组可执行PHY的配置以及状态监控。这两个模组均可透过MAC控制模组存取系统核心，并且优化资料流。在TI嵌入式处理器等完全整合式解决方案中，自订介面被视为EMAC/MDIO周边不可或缺的组成部分。