Обзор продукции SMSC – новые линейки Microchip

Microchip Technology Inc., являющийся ведущим мировым производителем микросхем для встраиваемых систем, недавно значительно усилил портфолио продукции микросхемами компании SMSC, ориентированными на рынок телекоммуникаций и быстрого обмена данными.

Поглощение компании SMSC завершилось 2 августа 2012 года и с этого момента SMSC стала частью Microchip.

Пару слов об SMSC

SMSC (Smart Mixed-Signal Connectivity™) одна из лидирующих компаний по разработке и производству решений для обеспечения обмена данными с использованием различных каналов связи – и это заложено в ее названии.

Инженеры компании имеют богатый опыт и набор технологий по разработке микроэлектронных изделий в сфере обеспечения обмена данными: в автоэлектронике, бытовой технике, персональных компьютерах и других областях. Продукция использует многие распространенные стандарты: USB, автомобильные сети MOST®, беспроводное аудио Kleer® и JukeBlox®, Ethernet. Кроме того, имеются решения для распределенного контроля температуры системы и технология сенсорных кнопок RightTouch®.

Основные продукты

Вся продукция SMSC делится на следующие линейки:

  • Автомобильные решения
  • Беспроводное аудио
  • USB, в т.ч. с шифрованием
  • Ethernet
  • Контроль температуры и питания
  • Сенсорные контроллеры

Рассмотрим подробнее весь ассортимент SMSC.

Автомобильные решения

Основная технология, развиваемая SMSC в рамках автомобильной электроники, является обмен мультимедиа данными по внутренней сети автомобиля – MOST® (Media Oriented Systems Transport). Помимо этого, поддерживаются USB и Ethernet микросхемы, ориентированные на работу в автомобильной электронике (рис. 1).

Рис. 1. Автомобильные решения SMSC.

Беспроводное аудио

Востребованность беспроводных наушников, колонок и других аудио устройств в настоящее время очень велика. SMSC имеет три технологии беспроводной передачи аудио:

  1. JukeBlox® - основанная на Wi-Fi, поддерживает виртуальное объединение всех аудио устройств в единый поток
  2. KleerNet™ - объединение нескольких изделий, интероперабельность
  3. Kleer® - простая передача аудио, ориентирована на батарейные применения

Микросхемы USB

SMSC имеет широкий ассортимент микросхем для работы по шине USB:

  1. Контроллеры питания
  2. Преобразователи USB-Ethernet (см. соответствующий пункт в продукции Ethernet)
  3. Графические контроллеры на USB
  4. USB-хабы
  5. Контроллеры для Flash-карт
  6. USB-переключатели и защита портов
  7. Трансиверы
  8. Контроллеры защищенного считывания данных

Контроллеры питания для USB представляют собой микросхемы, эмулирующие протокол взаимодействия потребляющего энергию устройства и хоста. Это может быть востребовано, когда необходимо подключать к своему изделию внешние устройства, требующие большие токи, нежели стандартные USB-клиенты, более 500 мА – чаще всего, для заряда встроенных аккумуляторов: мобильные телефоны, планшеты, фотоаппараты и пр.

Микросхемы UCS1001 и UCS1002 поддерживают коммутацию тока до 2.5 А. При подключении внешнего устройства, происходит последовательная эмуляция 7 профилей, пока не обнаружится необходимый, в т.ч. BC1.2 CDP, DCP, YD/T-1591, Apple® и RIM®. Зарядка может производиться и при отключенном центральном процессоре, например, в режиме сна. При этом микросхема UCS1002 поддерживает возможность составления дополнительного пользовательского профиля.

Графические контроллеры USB представлены двумя микросхемами UFX6000 и UFX7000, поддерживающими спецификации USB2.0 и USB3.0 соответственно. Использование USB для подключения внешних графических устройств – современная тенденция развития высокоскоростной шины USB. Примененные технологии ViewSpan и ViewSpan 5G позволяют передавать высококачественный поток с разрешением до 2048*1152 точек, причем как статические картинки, так и полноценное видео. Со стороны персонального компьютера требуется специализированное ПО и драйверы, поддерживаемые и развиваемые SMSC (для Win и Linux).

В семействе USB-хабов SMSC есть как автономные разветвители USB, так и разветвители со встроенным считывателем карт памяти SD/MMC/MS/xD.

Автономные разветвители поддерживают от 2 до 7 нисходящих USB-портов и имеют патентованную архитектуру MultiTRACK® (Multiple Transaction Translators). Эта технология предполагает наличие у каждого нисходящего порта своего модуля обработки транзакции, за счет чего значительно увеличивается пропускная способность хаба, особенно в случае потоков данных с различными скоростями.

Для лучшего восстановления дифференциального сигнала на шине USB, что особенно актуально при подключении длинных соединительных шнуров, хабы могут подстраивать уровень приемного сигнала с использованием технологии PHYBoost. Гибкость функционирования хост-системы с хабом обеспечивается возможностью гибкой настройки и отключения каждого USB-порта, что особенно важно при работе с несъемными устройствами на шине (рис. 2).

Рис. 2. Переназначение USB-портов – PortMap.

Каждый из портов USB поддерживает технологию PortSwap – изменение полярности пары сигналов USB+ и USB-, что помогает при разводке печатной платы (рис. 3).

Рис. 3. Изменение полярности сигналов шины - PortSwap.

USB2.0 хабы:

  1. USB2512B/13B/14B – 2, 3 и 4 порта, совместимы по выводам, корпус 36 QFN
  2. USB2517 – 7 портов
  3. USB2412 – хаб с 2 портами и урезанным функционалом
  4. USB3503, USB3803 – хабы для мобильных применений. Корпуса WLCSP, малые токи потребление при неактивности, гибкое тактирование:
    1. USB3803 – хост-интерфейс USB
    2. USB3503 – хост-интерфейс HSIC

USB3.0 хабы – USB5534, USB5537 – 4 и 7 (4+3) портов. Особенностью микросхемы USB5537 является наличие 4 портов сверхвысокоскоростных и 3 портов высокоскоростных.

Хабы со встроенными считывателями и считыватели:

  1. USB224x – автономный считыватель, USB225x – считыватель с поддержкой Compact Flash
  2. USB4640 – быстрый хаб, хост-интерфейс HSIC
  3. USB2640/60 – 2 нисходящих порта + считыватель

USB-переключатель USB3740 позволяет коммутировать два порта USB на один. Имеет низкое энергопотребление и защиту от статики.

Современное семейство USB-трансиверов USB334x поддерживает технологию RapidCharge Anywere™ (USB-IF Battery Charging 1.1) и позволяет коммутировать на разъем USB различные источники сигнала: USB от контроллера, наушники, питание, заряд и пр. Максимальный коммутируемый ток – 1,5 А. Имеет расширенную защиту от статики: ±8 КВ HBM и ±25 КВ IEC.

Контроллеры защищенного считывания данных:

  1. Контроллеры Flash-драйва с аппаратной поддержкой шифрования – SEC2410
  2. Считыватели smart-карт с аппаратной поддержкой шифрования – SEC1100

Особенности решения:

  • Аппаратное шифрование AES
  • Однократно-программируемая память ключей с системой разграничения доступа
  • Мощное вычислительное ядро
  • USB2.0 Hi-Speed интерфейс
  • Интерфейс смарт-карт ISO-7816

Готовые примеры реализации:

  • Шифрованный flash-диск
  • Обычный flash-диск
  • Шифрованный диск с доступом по паролю
  • Авторизация в Windows с помощью смарт-карты
  • И пр.

Продукция для Ethernet

Решения SMSC для Ethernet делятся на:

  1. Преобразователи USB-Ethernet
  2. Контроллеры
  3. Коммутаторы
  4. Трансиверы

Преобразователи USB-Ethernet широко востребованы в различных системах обмена данных и персональных компьютерах, где требуется гибкость подключения и возможности связи Ethernet. Связка Hi-Speed USB 2.0 и высокопроизводительного 10/100 Ethernet в одной микросхеме позволяет реализовать эту функциональность быстро и просто. Причем есть как просто преобразователь LAN9730, LAN7500, LAN9500, LAN9500A, так и со встроенным USB-хабом – семейство LAN951x. Важным моментом является тот факт, что микросхемы выпускаются и в индустриальном температурном диапазоне, т.е. применимы в промышленных и автомобильных системах.

Автономные Ethernet контроллеры применяются вместе с основным контроллером/процессором, не имеющими в своем составе Ethernet-периферии. Ассортимент продукции насчитывает более 10 различных микросхем, отличающихся производительностью и функциональностью.

Таблица 1. Автономные Ethernet-контроллеры.

Микросхема Интерфейс Произв. 1,8..3,3 В I/O Вычислитель CRC Темп. диапазон Внешний MII Описание
LAN9210 16-Bit стандарт - + 0..+70С - Компактный
LAN9211 16-Bit высокая - + 0..+70С - Высокопроизводительный компактный
LAN9215 16-Bit стандарт - - 0..+70С + не-PCI
LAN9215i 16-Bit стандарт - - -40..+85С + не-PCI с пром. темп. диапазон
LAN9217 16-Bit высокая - - 0..+70С + Высокопроизводительный
LAN9218 32-Bit высокая - - 0..+70С - Высокопроизводительный
LAN9218i 32-Bit высокая - - -40..+85С - Высокопроизводительный и пром. темп. диапазон
LAN9220 16-Bit стандарт + + 0..+70С - не-PCI с гибкими уровнями вх/вых
LAN9221 16-Bit высокая + + 0..+70С - Высокопроизводительный с гибкими уровнями вх/вых
LAN9221i 16-Bit высокая + Yes -40..+85С - Высокопроизводительный с гибкими уровнями вх/вых и пром. темп. диапазон

Ethernet-коммутаторы SMSC LAN93xx имеют 2-3 порта Ethernet 10/100 и различные режимы управления потоками информации. Эти микросхемы ориентированы на применение в промышленной электронике и различных телекоммуникационных встраиваемых системах: set-top-box, IPTV, VoIP-телефония, аудио-видео продукция и пр.

Коммутаторы имеют высокую пропускную способность – до 200 Мбит/с, встроенные драйверы физического уровня PHY, поддержку QoS, аппаратные штампы времени IEEE 1588 для каждого порта.

Microchip/SMSC выпускает драйверы физического уровня (PHY трансиверы) для всех востребованных скоростей передачи – 10/100 и 10/100/1000. Трансиверы LAN8710A/8720A поддерживают технологию flexPWR® - малое потребление трансивера и гибкие уровни сигналов от 1,6 до 3,6 В. Они предназначены для работы в сетях 10/100 Мбит и имеют хорошую встроенную защиту от статического напряжения.

Новое поколение драйверов PHY 10/100 – семейство LAN874x – также поддерживают flexPWR® и имеют компактные корпуса 24 вывода (4*4 мм) и 32 вывода (5*5 мм). Имеют следующие особенности:

  1. Поддержка спецификации IEEE 802.3az – переход в низкопотребляющий режим при отсутствии активности со стороны уровня MAC и быстрый выход из него
  2. Просыпание по активности в сети – пробуждение системы при обнаружении активности в сети Ethernet (Wake-On-LAN)
  3. Встроенные механизмы диагностики кабеля – обнаружение коротких замыканий, обрывов и оценка длины кабеля
  4. Точная синхронизация
  5. Работа с простым кварцем 25 МГц

Трансивер LAN8810 предназначен для сетей 1000BASE-T и поддерживает все современные спецификации IEEE 802.3ab (1000BASE-T), IEEE 802.3u (Fast Ethernet) и ISO 802-3/IEEE 802.3 (10BASE-T). Для связи с контроллером MAC-уровня поддерживается интерфейс GMII. Важная особенность – работа в промышленном температурном диапазоне -40..+85С.

Контроль температуры и питания

Аналоговая продукция SMSC делится на следующие направления:

  1. Микросхемы контроля питания и потребления постоянного тока
  2. Драйверы вентиляторов охлаждения
  3. Системы контроля температуры

Микросхемы EMC170x представляют собой токовый датчик и датчик температуры со встроенными АЦП. Имеют следующие особенности:

  • Двухстороннее измерение тока потребления по шине питания (с использованием внешнего шунта)
  • Измерение напряжения в шине в диапазоне 3..24В
  • Вычисление мощности
  • Контроль превышения потребления
  • Датчик температуры ±1С в диапазоне -5..+85С
  • Выходы превышения температуры и мощности
  • Интерфейс I2C

На рисунке 4 показан пример включения микросхемы.

Рис. 4. Контроль энергопотребления встраиваемой системы.

Семейство драйверов вентиляторов охлаждения насчитывает более 10 микросхем – см. таблицу.

Особенности семейства:

  • Контроль ускорения – возможность быстрого или мягкого старта, отсутствие помех
  • Встроенный контроль температуры (до 4х зон) и управление несколькими вентиляторами
  • Интегрированный ключ до 600 мА
  • Обратная связь по оборотам: ПИД-управление, контроль старения, запыленности вентилятора и блокировки потока воздуха

Таблица 2. Драйверы вентиляторов охлаждения.

Микросхема ШИМ Пропорциональный выход Алгоритм Датчики температуры Корпус
EMC2112 1 Обратная связь по оборотам 1 внутр, 3 внеш 20 QFN
EMC2301/2/3/5 1/2/3/5 Обратная связь по оборотам нет MSOP8
EMC2101 1 ШИМ или ЦАП Без ОС 1 внутр, 1 внеш MSOP8
EMC2103 1 Обратная связь по оборотам 1 внутр, 1 внеш 12 QFN
EMC2113 1 Обратная связь по оборотам 1 внутр, 3 внеш 16 QFN
EMC2104 2 Обратная связь по оборотам 1 внутр, 3 внеш 28 QFN
EMC2105 1 Обратная связь по оборотам 1 внутр, 3 внеш 20 QFN
EMC2106 4 1 Обратная связь по оборотам 1 внутр, 3 внеш 28 QFN

Микросхемы контроля температуры измеряют падение напряжения на pn-переходе для оценки температуры. Они имеют как встроенный диод для измерения собственной температуры, так и возможность подключения нескольких внешних диодов для распределенного контроля температуры.

Используя компенсацию сопротивления соединительных линий и собственные алгоритмы обработки данных, микросхемы имеют точность измерения температуры 1,5С и выше.

Для уменьшения количества соединительных линий возможно анти-параллельное подключение внешних диодов (см. рис. 5).

Рис. 5. Антипараллельное включение внешних диодов измерения температуры.

Таблица 3. Микросхемы контроля температуры.

Микросхема Внешних датчиков Выход Тревога Режим Выкл. Корпус
EMC1001 0 2 SOT23
EMC1501 0 1 TDFN 8
EMC1043 2 MSOP 8
EMC1412/3/4 1/2/3 2 MSOP, DFN 8, 10
EMC1422/3/4 1/2/3 1 1 MSOP 8 10
EMC1046/7 5/6 MSOP 10
EMC1438 7 1 1 QFN 16

Сенсорные контроллеры

Контроллеры сенсорных клавиатур SMSC семейства CAP1xxx используют технологию RightTouch® - одну из лидирующих технологий опроса сенсорных кнопок, которая проста в применении, стойкая к шумам, дешевая в реализации. Микросхемы отлично фильтруют наводимые шумы: от источников питания, подсветки, радиочастотного оборудования и поддерживают различные интерфейсы обмена данными: I2C, SMBus, SMSC BC-Link™ и SPI. Высочайшая в классе встроенная защита от электростатики до 8 КВ позволяет отказаться от использования внешних компонентов защиты. Простая трехстадийная процедура калибровки сенсоров упрощает разработку и уменьшает время выхода изделия на рынок.

Помимо обработки касания сенсоров, микросхемы также поддерживают реализацию датчика приближения (Proximity) по одному или нескольким каналам. Причем можно настроить опрос каналов в режиме Sleep.

Таблица 4. Микросхемы сенсорных кнопок.

Микросхема Сенсоров LED Интерфейс Доп. возможность
CAP1005 5 0 SPI
CAP1006 6 0 I2C/SPI/BC-Link
CAP1114 14 11 I2C/SMBus слайдер
CAP1126 6 2 I2C/SPI/BC-Link
CAP1128 8 2 I2C/SPI/BC-Link
CAP1133 3 3 I2C/SMBus
CAP1166 6 6 I2C/SPI/BC-Link
CAP1188 8 2 I2C/SPI/BC-Link
CAP1214 14 11 I2C/SPI/BC-Link слайдер

Заключение

Документация на всю продукцию SMSC, примеры применений и описание отладочных плат доступны на сайтах www.microchip.com и www.smsc.com.

Техническая поддержка по SMSC осуществляется инженерами ГАММА-Санкт-Петербург.