Question

USB芯片到底完成了哪些工作

Answer 1

USB接口芯片分为两类，一类是host，一类是slave。为什么需要一颗单独的USB控制芯片？
如果HOST最终处理数据的是CPU，而一般CPU是没有USB接口的， CPU的扩展接口都是PCI-E 3.0 ，所以会由芯片组提供USB3.0转PCI-E的功能。Slave端拿 U盘举例， U盘里的存储是FLASH，Flash的接口是8bit的，并行的数据接口。那就要把这些数据的传输格式转成USB的传输格式。上面两个功能都要用到USB控制芯片。
USB数据信号是差分信号，是经过编码的差分信号。控制芯片主要是用来实现接收(RX)，发送(TX)，编码，解串等功能。整个主控芯片分为模拟电路和数字电路两部分：模拟电路实现的功能是将接收的信号转为数字电平(RX)，数字电平转为差分信号发射（TX）。这个过程很复杂，特别是USB信号是没有时钟的，只有数据，要从数据中恢复出时钟，再用时钟恢复数据。另外信号传输的过程是有畸变的，要对信号进行处理，保证能还原信号。具体的模拟电路模块有SSCG-PLL , CDR , Clock，RX,TX,EQ , Deserilizer ，Serializer ，elastic buffer 等等。
数字电路就是实现数据的编码，解串，以及控制模拟电路正确的恢复数据。比如8b/10b decoder,encoder, rx/tx logic , state machine，等等 因为这个要实现这个功能的芯片面积较大，所以不是所有芯片都会集成这个功能，就会有针对特定应用的主控芯片存在。比如在130nm工艺下，一个可以实现USB2.0和USB3.0的PHY，面积就接近1平方毫米！