资 源 简 介
通用串行总线（USB）已经成为外围设备与个人计算机连接的标准方式。如果一个与PC连接的设备需要电气隔离，USB将是一个很自然的选择接口。USB的两个著名的隔离应用是基于PC平台的医疗设备和具有很大地电位差的工业应用。USB基础信号USB具有以下三种工作速率：低速，1.5Mbps全速，12Mbps高速，480Mbps本文讨论全速（12Mbps）USB连接的光隔离，12Mbps的速度可满足一般数据传输的带宽要求，设计中使用廉价光耦，支持足够的数据传输速率。USB连接器包含四条线：2条用于电源供电（VBUS和GND），2条用于USB数据传输（D+和D-）。VBUS提供5V电源，电流可达500mA。D+和D-为双向信号线，信号传输速率为12Mbps（每位83ns）。D+和D-信号电平为3.3V。USB外设结构框图如图1所示。从右至左来看该图，USB收发器连接至D+和D-，发送或接收数据都由OE（输出使能）控制。中间单元是USB串行接口引擎（SIE），其作用是将总线信号（由收发器发送和接收）转换成字节数据或USB信号，以供USB外设使用。最左边的单元是应用电路，可能是微处理器、专用集成电路或数字信号处理器（DSP）。使用外置收发器的USB外设其收发器接口暴露在外部，对于这些单向信号可以考虑使用光耦隔离。尽管如此，这个位置和位置1有着相同问题：数据速率过高，而且有多路12MHz速率的信号需要隔离。VPO、VMO、RCV、VPI和VMI信号都运行在12MHz速率，必须严格保持这些信号传输延迟、偏差的一致性。此外，现代USB设计中将SIE和收发器集成在同一芯片，也很难获得这个接口。这是最有希望实现隔离的位置，这个接口工作速率低于USB数据速率和线速率，且该接口可以完全由单向信号构成。事实上，一个理想的接口应该只使用少量单向信号，且这些信号的数据速率远低于USB的12MHz信号速率。符合这些要求的理想接口是SPI（串行外围设备接口），该接口由Motorola定义，现已用于许多半导体器件。由于其简单、高效，SPI成为非常流行的接口。
