概述
MAX3421E USB外設(shè)/主機(jī)控制器包含了實(shí)現(xiàn)USB規(guī)范2.0全速USB外設(shè)或全速/低速主機(jī)所需的數(shù)字邏輯電路和模擬電路。內(nèi)置收發(fā)器具有±15kV ESD保護(hù)和可編程的USB連接和斷開(kāi)特性。內(nèi)部串行接口引擎(SIE)處理底層USB協(xié)議，如錯(cuò)誤校驗(yàn)和總線重試。通過(guò)頻率高達(dá)26MHz的SPI?接口訪問(wèn)寄存器組，實(shí)現(xiàn)MAX3421E的控制。利用簡(jiǎn)易的3線或4線SPI接口，可為任何SPI主機(jī)(微處理器、ASIC和DSP等)增添USB外設(shè)或主機(jī)功能。

當(dāng)MAX3421E作為USB主機(jī)工作時(shí)，可將大量USB外設(shè)與各種微處理器、ASIC或DSP連接起來(lái)。對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)解決方案，例如，嵌入式系統(tǒng)的USB鍵盤(pán)和鼠標(biāo)接口，由于僅需一個(gè)目標(biāo)器件，因此可大大簡(jiǎn)化運(yùn)行MAX3421E的固件。

內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換器允許SPI接口工作在1.4V至3.6V的系統(tǒng)電壓。MAX3421E內(nèi)部執(zhí)行USB定時(shí)操作，并在操作完成后提供中斷，因此，SPI主機(jī)無(wú)需定時(shí)器來(lái)滿足USB的定時(shí)要求。MAX3421E包括8個(gè)通用輸入/輸出，所有采用I/O引腳實(shí)現(xiàn)SPI接口的微處理器都能再次利用I/O引腳，獲得額外的輸入、輸出端口。

MAX3421E工作在擴(kuò)展級(jí)-40°C至+85°C溫度范圍，采用32引腳TQFP封裝(5mm x 5mm)和32引腳TQFN封裝(5mm x 5mm)。
數(shù)據(jù)表：*附件：MAX3421E USB外設(shè) 主機(jī)控制器，SPI接口技術(shù)手冊(cè).pdf

應(yīng)用

• 照相機(jī)
• 定制USB設(shè)備
• 臺(tái)式路由器
• 嵌入式系統(tǒng)
• 儀表
• 醫(yī)療設(shè)備
• 微處理器和DSP
• MP3播放器
• PDA
• PLC
• 機(jī)頂盒

特性

• 獨(dú)立于微處理器的USB解決方案
• 與帶有SPI接口的MAX3420E USB外設(shè)控制軟件兼容
• 符合USB 2.0規(guī)范(全速12Mbps外設(shè)、全速/低速12Mbps/1.5Mbps主機(jī))
• 內(nèi)置USB收發(fā)器
• 固件/硬件控制內(nèi)部D+上拉電阻(外設(shè)模式)和D+/D-下拉電阻(主機(jī)模式)
• 可編程3線或4線26MHz SPI接口
• 電平轉(zhuǎn)換器和VL輸入實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接口電壓的轉(zhuǎn)換
• 內(nèi)部比較器檢測(cè)V BUS ，用于自供電外設(shè)應(yīng)用
• D+、D-和VBCOMP具有ESD保護(hù)功能
• 中斷輸出引腳(電平或可編程邊沿)，可實(shí)現(xiàn)輪詢或中斷驅(qū)動(dòng)的SPI接口
• 8路通用輸入和8路通用輸出
• 中斷信號(hào)用于通用輸入引腳、可編程邊沿極性
• 智能USB SIE
• 自動(dòng)處理USB流量控制和雙緩沖
• 處理底層USB信令
• 內(nèi)部定時(shí)器用于USB定時(shí)操作，SPI主機(jī)無(wú)需定時(shí)
• 節(jié)省空間的無(wú)鉛TQFP和TQFN封裝(5mm x 5mm)

典型應(yīng)用電路

引腳配置描述

典型應(yīng)用電路（續(xù)）

MAX3421E有兩個(gè)特性使其易于連接大型快速芯片，如ASIC和DSP（圖2）。第一，SPI接口可在高達(dá)26MHz的頻率下進(jìn)行時(shí)鐘控制。第二，VL引腳和內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換器允許系統(tǒng)接口在低于VCC所需3.3V的電壓下運(yùn)行。

MAX3421E為USB接口的電氣隔離提供了理想的方法（圖3）。USB采用流量控制，MAX3421E會(huì)自動(dòng)用NAK握手響應(yīng)主機(jī)請(qǐng)求，直到微處理器完成SPI端口上的數(shù)據(jù)傳輸操作。這意味著SPI接口可以在高達(dá)26MHz的任何頻率下運(yùn)行。因此，設(shè)計(jì)者可以自由選擇接口的工作頻率，并選擇最適合成本或性能的光隔離器。

圖4展示了MAX3421E作為USB主機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)框圖。USB主機(jī)通過(guò)“ A” 連接器為USB外設(shè)提供5V電源。為外部外設(shè)供電的系統(tǒng)應(yīng)在電源引腳上使用過(guò)流保護(hù)，以防止外部過(guò)流情況損壞系統(tǒng)。VBus開(kāi)關(guān)（如MAX4789）提供電源控制以及其他功能：它限制提供給外設(shè)的電流（例如200mA），并向SPI控制器指示過(guò)流情況。美信（Maxim）提供各種VBus開(kāi)關(guān)，具有不同的電流限制和特性。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)美信網(wǎng)站。

一個(gè)3.3V穩(wěn)壓器（例如MAX6349TL）為MAX3421E供電，也可選擇為系統(tǒng)控制器供電。如果系統(tǒng)控制器以較低電壓運(yùn)行，MAX3421E的SPI和I/O接口可以通過(guò)將系統(tǒng)電壓（例如2.5V或1.8V）連接到MAX3421E的VL引腳，在較低電壓下運(yùn)行。

寄存器說(shuō)明

SPI主設(shè)備通過(guò)讀取或?qū)懭?6個(gè)外設(shè)模式寄存器（見(jiàn)表1）以及在主機(jī)模式下讀取和寫(xiě)入23個(gè)寄存器（見(jiàn)表2）來(lái)控制MAX3421E。設(shè)置MODE2寄存器中的HOST（R27）位可配置MAX3421E的操作模式。當(dāng)作為USB主機(jī)運(yùn)行時(shí)，MAX3421E與MAX3420E兼容，其他功能詳見(jiàn)注1b。如需完整的寄存器內(nèi)容描述，請(qǐng)參考美信網(wǎng)站上的《MAX3421E編程指南》。

寄存器訪問(wèn)由SPI主設(shè)備發(fā)起，首先寫(xiě)入SPI命令字節(jié)，接著讀取或?qū)懭氲刂穬?nèi)容。所有SPI傳輸均以命令字節(jié)的MSB開(kāi)始。命令字節(jié)包含寄存器地址、方向位（讀 = 0，寫(xiě) = 1）以及ACKSTAT位（圖5）。SPI主設(shè)備通過(guò)命令字節(jié)的二進(jìn)制值寫(xiě)入MAX3421E寄存器。例如，要訪問(wèn)IOPINS（R20）寄存器，需通過(guò)Reg4至Reg0位進(jìn)行如下操作：Reg4 = 1，Reg3 = 0，Reg2 = 1，Reg1 = 0，Reg0 = 0。DIR（方向）位決定數(shù)據(jù)傳輸方向。DIR = 1表示數(shù)據(jù)字節(jié)寫(xiě)入寄存器，DIR = 0表示數(shù)據(jù)字節(jié)從寄存器讀取。ACKSTAT（應(yīng)答狀態(tài)）位是EPSTALLS（R9）寄存器中外設(shè)模式下的應(yīng)答位。SPI主設(shè)備設(shè)置該位以表明傳輸已完成。由于該位經(jīng)常使用，將其置于SPI命令字節(jié)中可提高固件效率。主機(jī)模式下ACKSTAT位被忽略。在SPI全雙工模式下，MAX3421E時(shí)鐘輸出八個(gè)額外的位，作為命令字節(jié)的補(bǔ)充（圖6、7）。在半雙工模式下，這些狀態(tài)位用作地址位。

前五個(gè)寄存器（R0 - R4）在MAX3421E的外設(shè)模式和主機(jī)模式下均可訪問(wèn)。重復(fù)訪問(wèn)這些寄存器會(huì)凍結(jié)內(nèi)部地址，以便在一次SPI訪問(wèn)中寫(xiě)入或讀取多個(gè)字節(jié)（前提是SS保持低電平）。訪問(wèn)寄存器R5 - R19時(shí)，每次內(nèi)部寄存器訪問(wèn)在SPI傳輸期間會(huì)遞增。訪問(wèn)R20會(huì)凍結(jié)對(duì)該寄存器的訪問(wèn)，訪問(wèn)R21 - R31會(huì)凍結(jié)對(duì)R31的訪問(wèn)，重復(fù)訪問(wèn)R31仍會(huì)凍結(jié)在R31。

表1和表2展示了在外設(shè)模式和主機(jī)模式下適用的寄存器位。未特別提及的寄存器位均顯示為零。這些讀取為零值的寄存器位不應(yīng)寫(xiě)入邏輯1。

外設(shè)模式下的寄存器映射

MAX3421E保持與MAX3420E在外設(shè)模式下運(yùn)行時(shí)的寄存器兼容性（MAX3421E的HOST位默認(rèn)設(shè)置為0 ）。關(guān)于MAX3420E的固件無(wú)需修改即可在MAX3421E上運(yùn)行。新的寄存器設(shè)置在表1底部的注1b中有說(shuō)明。

主機(jī)模式下的寄存器映射

如表2所示，在主機(jī)模式（HOST = 1）下，部分MAX3420E寄存器會(huì)重命名（如R1變?yōu)镽CVIFIFO），部分不再使用（顯示為零），部分仍適用于主機(jī)模式。此外，11個(gè)寄存器（R21 - R31）支持USB主機(jī)功能。