USB/IrDA桥控制芯片STIr4200S

    摘要：从功能方块图、引脚说明、帧格式、寄存器及其控制指令等几个方面详细介绍SigmaTel公司开发的一款专用于USB与IrDA间桥接控制的新型ASIC：STIr4200S。

    关键词：红外无线数据通信 USB IrDA STIr4200S

STIr4200S是SigmaTel公司开发的一款专用于USB与IrDA间桥接控制的新型ASIC，采用低功耗CMOS设计，直接从USB口馈电，片内集成4K字节的FIFO缓冲，采用28脚SSOP封装，IrDA数据传输率范围从2.4 Kbps到4 Mbps，主要用于通过USB口实现红外无线数据通信。

1 功能方块图

　　 功能方块图如 图 1 所示，总的来说STIr4200由两个部分组成：USB控制器和数字红外传输器。USB控制器向USB宿主机提供1个控制端点、1个批量数据输入端点和1个批量数据输出端点。数字红外传输器由发送接口和接收接口组成，这两个接口与模拟红外收发器相连。

2 引脚描述

　　 STIr4200S引脚排列如 图 2 所示。

　　 STIr4200S引脚说明如 表 1 所列。

表1 STIr4200S引脚说明

3 指令说明

　　 STIr4200S为用户提供了一个指令集，允许通过USB驱动程序读写数字IR传输器的寄存器以及USB控制器的ROM，其指令集详述如下。

　　 （1）写多个寄存器指令

　　 写多个寄存器指令可使用户写数字IR传输器连续的多个寄存器，其指令格式如 表 2 所列。每一个寄存器长为1字节，命令给出了读写的第一个寄存器、连续读写的寄存器数，以及写入数据所在的数据周期。

表2 写多个寄存器指令说明

表3 写1个寄存器指令说明

表4 读多个寄存器指令说明

表5 读ROM指令说明

　　 （2）写1个寄存器指令说明，如 表 3 所列。

　　 （3）读多个寄存器指令说明，如 表 4 所列。

　　 （4）读ROM指令说明，如 表 5 所列。

　　 读ROM指令可使DRIVER读取USB控制器端点0中ROM，这主要是为了调试时用于验证该ROM中的内容。每次最多可读取64字节。

4 数字红外传输器

　　 数字红外传输器，从模拟红外收发器接收数字输入。主要由传送调制器、接收解调器、FIFO、模拟传输部分及寄存器组组成，如 图 3 所示。可以通过设置寄存器的值来实现对设备的操作，如调制模式、波特率、FIFO中帧的大小以及RX输入方式等。其中FIFO的大小为4 K字节。

　　 由USB控制器送往TX调制器的数据必须组成IrLAP帧。一个IrLAP帧的格式 由以下几部分组成。其中BOF为帧开始标志，A为地址字段，C为控制字段，I 为信息字段，FCS为帧的CRC校验码，EOF为帧结束标志。

　　 另外，FIFO中的内容发送给USB控制器以前，还必须在报文中加一个2字节的ID码以及2 字节的帧大小。

5 帧格式

　　 为了标识红外传输帧的边界在帧格式中用到了一些特殊的字符,如 表 6 所列，当这些字符在数据区出现时，就必须对它们进行转义表示。同时，由于在传输过程中，USB批量数据输入/输出缓冲区的边界可能和红外传输帧的边界不能对齐，因此，在帧格式中还定义了一个字符0x7D用于实际的帧边界描述。另外，在FIR模式下引入了0x7F作为预同步字符。

5.1 SIR模式下的帧格式

　　 SIR模式下的传输率可以是2.4，9.6，19.2， 38.4，57.6及115.2 Kbps。帧格式如 图 4、 图 5 所示。

5.2 MIR模式下的帧格式

　　 MIR模式下传输率可以是576 Kbps和1.152 Mbps。帧格式如 图 6 、图 7 所示。

5.3 FIR模式下的帧格式

　　 FIR模式下的传输率为4 Mbps，帧格式如图8、图9所示。

6 寄存器设置

　　 在数字红外传输器中共有16个寄存器，如 表 7 所列。可以设置数字红外传输器的工作模式、波特率等，也可以通过访问状态寄存器来获取其工作状态。下面对除测试寄存器和DPLL寄存器以外的各寄存器的设置进行详细的说明。测试寄存器和DPLL寄存器只用于厂家的调试。

表6 转义字符说明

表7 数字IR传输器中寄存器说明

表8模式寄存器设置说明

表9 波特率寄存器设置说明

表10 灵敏度寄存器设置说明

表11 状态寄存器设置说明

表12 IRDIG初始寄存器设置说明

　　 （1）FIFO数据寄存器

　　 默认设置为0x00，用于USB接口进入FIFO中的数据，但这个寄存器很少使用。因为一般情况下，USB可通过Bulk read/write指令来对FIFO进行操作。

　　 （2）模式寄存器

　　 默认状态为0x20。设置说明如 表 8 所列。

　　 （3）波特率寄存器

　　 这个8位寄存器全为PDCLK位，默认值为0x77。 表 9 通过设置模式寄存器、波特率寄存器来设置IrDA的传输模式。

　　 （4）控制寄存器

　　 默认值为0x00。bit7为SDMODE位，只有当STIr4200S连接到TEMIC类型的红外传输器时，才使用此位，用于将红外传输器设置成省电状态。bit6为RXSLOW位，设为1时，采用RXSLOW接收输入信号；设为0时，采用RXFAST接收输入信号。bit5为DLOOP1位，当设为1时，表示将红外传送器与红外接收器相连，此位不能用于STIr4200S集成解决方案。bit4为TXPWD位，当设为1时，将停止红外调制器供电。bit3为RXPWD位，设为1时，表示停止红外解调器供电。bit2~1为TXPWR(1:0)位，用以设置内部下拉电阻控制传输二极管的电流：00表示设成最大电流，01表示为中高电流，10将设置成中低电流，11为最小电流。bit0为SRESET位，设成1时，将对红外调制解调器进行复位。

　　 （5）灵敏度寄存器

　　 默认值为0x26，具体设置规则如 表 10 所列。

　　 （6）状态寄存器

　　 默认值为0x14，设置说明如 表 11 所列。

　　 （7）IRDIG 初始寄存器

　　 IRDIG主要用于设置红外传输器与前端红外模拟收发器连接的引脚极性,设置说明如 表 12所列。

结束语

　　 本文介绍了一款USB/IrDA桥控制芯片STIr4200S的原理和结构。在该芯片内部集成了USB和IrDA之间的协议转换功能，通信协议完全符合USB1.1 spec 和IrDA spec，通信速度可达4 Mbps。