USB unter Kontrolle – Genesys-Logic-Lösungen für moderne Elektronik

USB unter Kontrolle – Genesys-Logic-Lösungen für moderne Elektronik

USB – die gemeinsame Sprache moderner Elektronik

USB ist seit Jahren einer der am weitesten verbreiteten Kommunikationsstandards in der Unterhaltungselektronik, in Computern und in industriellen Geräten. Seine Popularität beruht vor allem auf seiner Vielseitigkeit – eine einzige Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation mit einer Vielzahl von Geräten, von Massenspeichern und Kartenlesern über Tastaturen und Mäuse bis hin zu Kameras, Druckern und Peripheriegeräten. Ebenfalls von großer Bedeutung sind die einfache Integration, die breite Kompatibilität sowie die Möglichkeit, angeschlossene Geräte über dieselbe Schnittstelle mit Strom zu versorgen.

Die breite Verwendung von USB führt jedoch dazu, dass unterschiedliche Geräte verschiedene Funktionen und Arten der Kommunikationsabwicklung erfordern. Ein USB-Hub mit mehreren Anschlüssen benötigt andere Lösungen als ein schneller Speicherkartenleser, während für ein Gerät, das USB als Schnittstelle für einen Massenspeicher nutzt, wiederum andere Lösungen erforderlich sind. Hinter einem scheinbar einfachen USB-Anschluss verbirgt sich daher häufig ein spezialisierter Controller, der für die Realisierung einer bestimmten Funktion verantwortlich ist.

Ein entsprechend ausgewählter Controller ermöglicht nicht nur die Kommunikation mit dem Host, sondern kann auch das Design des gesamten Geräts optimieren – hinsichtlich Übertragungsgeschwindigkeit, Anzahl der unterstützten Ports, Kompatibilität, Energieverbrauch und benötigter Leiterplattenfläche.

Genesys Logic – Technologien für moderne Schnittstellen

Genesys Logic ist ein taiwanisches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung integrierter Schaltkreise für schnelle Kommunikationsschnittstellen wie USB, SD und PCIe spezialisiert hat. Das Portfolio umfasst eine breite Palette von Controllern für Consumer-, Computer- und Peripheriegeräte. Dazu gehören Lösungen für Speicherkartenleser und USB-Hubs – von kompakten und kostengünstigen USB-2.0-Bausteinen bis hin zu Controllern mit USB-3.x-Schnittstelle.

Ein wichtiger Bestandteil der Unternehmensstrategie ist die Entwicklung spezialisierter ICs mit hohem Mehrwert. Genesys Logic konzentriert sich nicht nur auf die Unterstützung neuester Standards, sondern differenziert seine Produkte auch hinsichtlich Funktionalität, Qualität und Implementierungsmöglichkeiten. Dadurch kann das Unternehmen auf die Anforderungen bestimmter Marktsegmente reagieren und Entwicklern Lösungen anbieten, die auf die spezifischen Eigenschaften ihrer Geräte abgestimmt sind.

Genesys Logic – USB-Controller für die Anforderungen moderner Geräte

Controller für USB-2.0- / USB-3.0-Speicherkartenleser

GL823 ist ein grundlegender Controller für einen Single-Slot-Speicherkartenleser mit USB 2.0. Er unterstützt unter anderem SD, SDHC, SDXC, miniSD, microSD sowie verschiedene MMC-Varianten. Die Kommunikation mit dem Computer erfolgt über den USB-2.0-High-Speed-Standard mit einer Übertragungsrate von bis zu 480 Mb/s. Ein großer Vorteil des GL823 ist sein hoher Integrationsgrad. Der IC enthält unter anderem einen 8051-Mikrocontroller, eine Hardware-Engine für die Datenübertragung, Spannungsregler für 5 V → 3,3 V und 3,3 V → 1,8 V sowie Schaltungen zur Stromversorgung der Speicherkarte. Darüber hinaus macht der Einsatz von OCCS (On-Chip Clock Source) einen externen 12-MHz-Quarzoszillator überflüssig, wodurch die Anzahl der Bauteile reduziert und das PCB-Design vereinfacht werden kann.

GL835 bietet einen ähnlich hohen Integrationsgrad, richtet sich jedoch an Designs, bei denen die Leistung auf Seiten der Speicherkarte wichtiger wird. Der Controller unterstützt SD 3.0 und UHS-I in den Modi SDR25 und SDR50 sowie SDXC-Karten mit einer Kapazität von bis zu 2 TB. Gleichzeitig bleibt die USB-2.0-High-Speed-Schnittstelle erhalten. Sein Vorteil liegt daher nicht in einer höheren Bandbreite der Verbindung zum Computer, sondern in der effizienteren Zusammenarbeit mit modernen SD-Karten. Der Controller GL827L legt dagegen den Schwerpunkt auf eine besonders breite Kompatibilität. Neben SD und MMC unterstützt er die gesamte Memory-Stick-Familie – unter anderem MS, MS Duo, MS PRO, MS PRO Duo, MS PRO-HG und Memory Stick Micro. Darüber hinaus werden SDHC sowie ältere SD/MMC-Standards unterstützt.

Für anspruchsvollere Speicherkartenleser bietet Genesys Logic die Controller GL3223, GL3224 und GL3233 an, die die USB-3.0-Schnittstelle nutzen und eine SuperSpeed-Datenübertragung von bis zu 5 Gb/s ermöglichen. Alle drei ICs kombinieren eine schnelle USB-Schnittstelle mit der Unterstützung moderner Speicherkarten, einschließlich SDXC und SD 3.0 UHS-I. Dank des integrierten 8051-Mikrocontrollers, der Hardware-DMA-Engine und der Stromversorgungsschaltungen kann außerdem die Anzahl externer Bauteile reduziert werden.

Die Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen ermöglichen eine gezielte Anpassung des Controllers an das jeweilige Projekt. Der GL3223 ist die umfangreichste Lösung der drei Modelle – er unterstützt bis zu 5 LUNs und eine große Auswahl an Formaten, darunter CompactFlash, SD, Memory Stick und xD. Damit eignet er sich als Basis für einen Multi-Format-Kartenleser. Der GL3224 bietet eine größere Konfigurationsflexibilität – er kann als Single-LUN- oder Dual-LUN-Controller betrieben werden und unterstützt zusätzlich eMMC. Der GL3233 kombiniert hingegen die Unterstützung einer breiten Palette von Karten mit einer Single-LUN-Konfiguration und stellt damit eine interessante Alternative zum GL3223 für Projekte dar, die keine Unterstützung mehrerer unabhängiger Speichereinheiten benötigen.

USB-Hubs für unterschiedliche Anforderungen

Das Portfolio von Genesys Logic umfasst auch Controller für 4-Port-USB-2.0-Hubs, mit denen ein einzelner Host-Port um mehrere zusätzliche USB-Schnittstellen erweitert werden kann. GL850G ist eine kostengünstige Lösung auf Basis einer Single Transaction Translator (STT)-Architektur, bei der eine gemeinsame TT-Logik alle Ports bedient. Dieser Ansatz reduziert die Komplexität der Schaltung und die Implementierungskosten, während die Kompatibilität mit USB 2.0 und ein hoher Integrationsgrad erhalten bleiben.

Für anspruchsvollere Anwendungen bietet Genesys Logic den GL852G mit einer Multiple Transaction Translator (MTT)-Architektur an. Jeder Downstream-Port verfügt über eine eigene TT-Logik, wodurch Situationen besser bewältigt werden können, in denen mehrere Full-Speed-Geräte gleichzeitig ein hohes Datenaufkommen erzeugen. Dadurch ist der GL852G besonders interessant für Geräte, bei denen eine effiziente, parallele Nutzung mehrerer Peripheriegeräte wichtig ist.

GL3510 und GL3520 repräsentieren die nächste Generation von USB-3.x-Hub-Controllern. Sie bieten eine SuperSpeed-Übertragungsrate von bis zu 5 Gb/s sowie Abwärtskompatibilität zu USB 2.0 und USB 1.1.

Der GL3510 zeichnet sich durch umfangreiche Schnellladefunktionen gemäß USB Battery Charging 1.2 aus. Er ermöglicht das Laden von Apple- und Samsung-Galaxy-Geräten sowie anderen BC-1.2/1.1-kompatiblen Geräten mit einem Strom von bis zu 1,5 A. Wichtig ist, dass das Laden auch im Ruhemodus oder bei ausgeschaltetem System möglich ist.

Der GL3520 bietet ähnliche Ladefunktionen und nutzt zusätzlich eine Multiple Transaction Translator (MTT)-Architektur mit einem eigenen Translator für jeden Port. Dadurch kann eine ausreichende Bandbreite auch bei der gleichzeitigen Nutzung mehrerer Full-Speed-Geräte gewährleistet werden, die ein hohes Datenaufkommen erzeugen.

USB-Bridge für Massenspeicher

GL830 fungiert als USB-2.0–SATA-Bridge-Controller und ermöglicht es, ein Gerät mit SATA-Schnittstelle über einen USB-Port an ein System anzuschließen. Der IC integriert sowohl einen USB-2.0-Transceiver als auch die physikalische SATA-Schicht, sodass die Bridge mit nur einem integrierten Schaltkreis realisiert werden kann. GL830 entspricht den Standards USB 2.0 und SATA 2.6 und unterstützt die USB Mass Storage Class mit dem Protokoll Bulk-Only Transport. Dadurch kann der Baustein unter anderem in externen Gehäusen für SATA-Laufwerke sowie in Geräten mit SATA-Laufwerken eingesetzt werden und bietet eine einfache Möglichkeit, Massenspeicher über eine USB-Schnittstelle zu integrieren. Der IC unterstützt außerdem SATA-Hot-Plug sowie Funktionen zur Energieverwaltung.

Zusammenfassung:

Die breite Palette von Genesys-Logic-Controllern zeigt, wie unterschiedlich die Anforderungen an eine USB-Schnittstelle sein können. Bei Speicherkartenlesern können Entwickler zwischen kostengünstigen USB-2.0-Lösungen, Controllern für eine große Auswahl an Kartenformaten und USB-3.x-ICs für schnelle Speichermedien wählen. Auch das Portfolio der USB-Hubs umfasst sowohl bewährte und kostengünstige USB-2.0-Controller als auch SuperSpeed-Lösungen mit einer Übertragungsrate von bis zu 5 Gb/s.

Ebenso wichtig ist die Möglichkeit, den IC an konstruktive Rahmenbedingungen anzupassen. Unterschiedliche Gehäusevarianten, Integrationsgrade, Methoden des Energiemanagements und unterstützte Standards ermöglichen die Auswahl eines Controllers nicht nur nach den erforderlichen Funktionen, sondern auch nach dem verfügbaren Platz auf der Leiterplatte und den Anforderungen des gesamten Geräts.

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