Новый хост-контроллер USB FT311D компании FTDI для мобильных устройств с операционной системой Android

Введение в действие программы Android Open Accessory дает новые идеи по использованию мобильных устройств, планшетов и смартфонов. Многие согласятся, что планшет может быть удобнее ноутбука или нетбука. Но его использование ограничено внешними интерфейсами. Чаще всего из коммуникационных интерфейсов присутствует USB с функциями периферийного устройства. Если добавить планшету поддержку такого интерфейса, как UART, то такой планшет сможет заменить ноутбук. Часто встречаются устройства, которыми можно управлять по интерфейсам RS232/RS422/RS485 с помощью приложения на персональном компьютере. Это один из возможных примеров, где мобильное устройство сможет заменить ноутбук или ПК.

Как это может быть реализовано? C помощью новой микросхемы компании FTDI — FT311D. Это специализированный хост-контроллер USB, предназначенный для работы с мобильными устройствами на базе ОС Android. Он позволит добавить в мобильное устройство такие интерфейсы, как UART, SPI, IIC и PWM, или управление семью линиями ввода/вывода. Весь функционал контроллера реализован аппаратно и не требует программирования и специализированных настроек. В общем виде его можно сравнить с широко распространенными аппаратными мостами FTDI, например FT232RL. Отличием новой микросхемы от стандартного моста USB является его режим работы на шине USB. В FT311D реализован USB-хост с единственным драйвером, поддерживающим общение только с ОС Android по протоколу Android Open Accessory.

Итак, FT311D реализует аппаратный мост USB (Android) — UART/SPI/IIC/PWM/GPIO. На рис. 1 представлена блок-схема этого хост-контроллера. Тип интерфейса задается аппаратно с помощью линий CNFG0–CNFG2. В таблице приведено назначение выводов микросхемы для каждого из интерфейсов.

Рис. 1. Блок-схема хост-контроллера FT311D

Интерфейс GPIO предоставляет возможность управления семью линиями ввода/вывода. Каждая из линий, независимо от других, может быть настроена на ввод или вывод.

Интерфейс UART — стандартная реализация популярного последовательного интерфейса, на базе которого могут быть реализованы RS232/RS422/RS485. Скорость передачи можно выбрать в пределах от 300 бод до 6 Мбод. Поддерживается аппаратный контроль RTS/CTS и включение передачи TX Active для интерфейса RS485. Настройка параметров осуществляется из приложения. По умолчанию заданы: скорость передачи — 9600 бод, аппаратный контроль включен, без проверки четности, количество бит данных — 8 и количество стоп-бит — 1.

В режиме PWM микросхема FT311D позволяет управлять четырьмя каналами ШИМ. Период следования импульсов в каждом канале может быть установлен в диапазоне от 1 до 250 мс, заполнение — от 5 до 95%.

Интерфейс IIC хост-контроллера работает только в режиме «мастер». Наличие других ведущих устройств на шине не допускается. Максимальная скорость передачи составляет 125 кбит/c.

Интерфейс SPI доступен в качестве «мастера» или «ведомого». Для обоих вариантов доступны четыре режима установки полярности тактового сигнала и активного фронта (Mode 0 – Mode 4). Частота тактового сигнала может быть от 1 до 24 МГц.

Единственной и обязательной настройкой самой микросхемы является указание строковых переменных. С помощью этих строк ОС логически связывает микросхему и приложение. Для загрузки конфигурации в FT311 реализована специальная утилита (рис. 2). С помощью выпадающего списка Select device выбирается тип интерфейса, в поле Model прописывается название соответствующего приложения. Остальные поля являются информационными.

Рис. 2. Конфигурационная утилита

Новая микросхема выпускается в корпусах 32-LQFP и 32-QFN. Рабочий температурный диапазон — от –40 до +85 °C. Рабочее напряжение питания — 3,3 В (допускается работа с 5-В логикой), потребляемый ток в активном режиме — 25 мА и 128 мкА в режиме USB suspend.

Для поддержки разработки и тестирования производитель предлагает две отладочные платы.

UMFT311EV (рис. 3) — основная отладочная плата для работы с микросхемой FT311D. Кроме самого хост-контроллера, его обвязки и разъемов на ней нет ничего лишнего. Собственно, исходя из функциональных возможностей микросхем, здесь больше ничего и не требуется.

Рис. 3. Отладочная плата UMFT311EV

UMFT311GP (рис. 4) является платой расширения для UMFT311EV. На ней установлены кнопки и светодиоды. Ее удобно использовать для тестирования микросхемы FT311D в режиме GPIO.

Рис. 4. Отладочная плата UMFT311GP

Для каждого из режимов работы хост-контроллера FT311D производитель предлагает примеры приложений и их исходные коды.

Планшеты и смартфоны на базе Android в настоящее время доступны многим пользователям. Выбор таких устройств широк, как по цене, так и по функционалу. Вполне вероятно ожидать повышения интереса к дополнительным внешним аксессуарам для них. Одни из самых востребованных для обычных ПК USB-устройств — это различные конвертеры интерфейсов. Микросхема FT311D позволит достаточно просто реализовать аналогичные устройства для мобильных устройств на базе Android.