[发明专利]USB复用单线接口单元、芯片及通信系统

说明书

本发明公开了一种USB复用单线接口单元、芯片及通信系统，USB复用单线接口单元包含D+引脚、D‑引脚、USB与单线接口模式控制位寄存器及USB控制器，USB控制器中包括EOP检测模块及单线接口包结束检测模块，根据USB与单线接口模式控制位寄存器的模式标识，选择进入USB模式或单线接口模式，在USB模式中选择使用EOP检测模块的输出作为USB包结束触发信号，在单线接口模式中选择使用单线接口包结束检测模块的的输出作为USB包结束触发信号。本发明实现成本低、通信速率高、节省引脚、协议统一成熟、通信可靠。

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，尤其涉及一种内置USB控制器的MCU芯片。

背景技术

MCU（单片机、微控制器）与传感器芯片等外设芯片或者另一MCU芯片进行芯片之间的通讯时，目前常见方案是4线SPI、2线异步串口、2线IIC、10线以上的并口等，SPI和并口速率高但占用较多IO引脚，串口和IIC占用2个IO引脚但速率通常在3Mbps以下，另外还有多种单线接口但协议不统一且速率低至百Kbps级别。上述所有芯片之间的通讯接口仅包含简单的物理层或位格式规范，不含CRC等数据完整性检测机制，不含通讯出错自动重试等通讯可靠性机制。

USB本来是设备之间的通讯总线，用于连接电脑与键盘、打印机等设备，拥有成熟的物理层规范和通讯协议，具有CRC校验和自动重试及总线地址分配等扩展机制。当前，绝大多数32位MCU内置了12Mbps全速USB控制器，部分8位MCU也内置了USB控制器，目前USB除了用于设备之间的通讯，也可以用于芯片之间的通讯，但对于封装引脚较少的小体积MCU而言，USB占用2个IO仍然不少，相比串口和IIC并没有节省引脚。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中芯片间通信无法同时实现通信速率高、占用引脚少、具有数据完整性检测机制和通信可靠性机制的问题，本发明提供一种USB复用单线接口单元、芯片及通信系统。

技术方案：一种USB复用单线接口单元，包括：

USB的D+引脚、D-引脚；

USB与单线接口模式控制位寄存器，用于存储模式标识，所述模式包括USB模式、单线接口模式；

USB控制器，包括EOP检测模块及单线接口包结束检测模块，EOP检测模块的输入端连接D+引脚、D-引脚，单线接口包结束检测模块的输入端连接D+引脚；EOP检测模块及单线接口包结束检测模块的输出端输出USB包结束触发信号；

所述USB控制器用于根据模式标识决定USB包结束触发信号，当所述模式标识为USB模式时，运行USB模式，选择用EOP检测模块的输出作为USB包结束触发信号，且USB控制器控制D+引脚和D-引脚的输出使能；当所述模式标识为单线接口模式时，运行单线接口模式，选择用单线接口包结束检测模块的输出作为USB包结束触发信号，且USB控制器仅控制D+引脚的输出使能，不控制D-引脚的输出使能。

进一步地，所述USB控制器还包括USB总线复位检测模块及单线接口总线复位检测模块，USB总线复位检测模块的输入端连接D+引脚、D-引脚，单线接口总线复位检测模块的输入端连接D+引脚；USB总线复位检测模块及单线接口总线复位检测模块的输出端输出总线复位信号或USB设备拔除信号；

所述USB控制器用于根据模式标识决定总线复位信号或USB设备拔除信号，当为USB模式时，选择用USB总线复位检测模块的输出信号作为总线复位信号或USB设备拔除信号；当为单线接口模式时，选择用单线接口总线复位检测模块的输出作为总线复位信号或USB设备拔除信号。

进一步地，所述单线接口包结束检测模块检测到D+引脚信号出现预设信号时输出有效信号。

进一步地，所述预设信号为以下信号中的一种或两种：

依次包括token类型的PID、2个字节数据及2个数据位宽度的低电平；