BAT32G157 USB 2.0 Full-Speed模块技术参考：Host/Device/OTG全支持 | 数据手册

BAT32G157内置USB 2.0 Full-Speed模块（USBFS），符合USB 2.0全速规范，支持高达12Mbps的数据传输速率。该模块集成主机控制器、设备控制器和OTG功能，可灵活配置10个管道支持控制、批量、中断和同步四种传输类型，适用于多种USB应用场景。

一、工作模式概述

USBFS模块支持三种工作模式，可通过软件灵活切换，适应不同的应用需求：

1.1 主机控制器模式

在主机控制器模式下，USBFS支持USB 2.0全速和低速传输，具有以下特性：

• SOF自动调度：自动生成并发送Start of Frame数据包
• 数据包自动传输：智能调度控制、批量、中断和同步传输
• 可编程间隔：同步和中断传输的间隔时间可灵活设置
• 总线管理：支持USB总线复位、恢复和速度检测

1.2 设备控制器模式

在设备控制器模式下，USBFS支持USB 2.0全速传输，提供丰富的设备端功能：

• 控制传输阶段控制：自动管理SETUP、DATA和STATUS阶段
• SET_ADDRESS自动响应：硬件自动处理地址设置请求，无需软件干预
• SOF插值功能：支持SOF包接收和插值
• 远程唤醒：支持USB总线远程唤醒功能

1.3 OTG模式

USBFS支持OTG（On-The-Go）功能，通过HNP（Host Negotiation Protocol）实现主机与设备角色的动态切换：

• HNP协议支持：通过HNPBTOA位控制从设备B切换到设备A
• MicroAB连接器：通过USB_ID引脚检测连接器类型
• 软件切换：通过SYSCFG.DCFM位在主机和设备控制器之间切换

二、传输类型

BAT32G157 USBFS支持USB 2.0规范定义的全部四种传输类型：

传输类型	特性	典型应用
控制传输 (Control)	可靠、无实时性要求、小数据量	设备枚举、配置命令
批量传输 (Bulk)	可靠、带宽不确定、有较大数据量	打印机、存储设备、数据采集
中断传输 (Interrupt)	可靠、小数据量、固定周期	键盘、鼠标、HID设备
同步传输 (Isochronous)	带宽保证、实时性、无错误重传	音频、视频、实时数据流

三、管道端点配置

USBFS最多支持10个管道（包括默认控制管道），可灵活配置端点号和缓冲区类型：

管道	缓冲区类型	传输类型	缓冲区大小	端点分配
PIPE0	单缓冲区	控制传输	64字节	固定（端点0）
PIPE1	双缓冲区	批量/同步传输	64/256字节	任意端点号
PIPE2	双缓冲区	批量/同步传输	64/256字节	任意端点号
PIPE3-5	双缓冲区	批量传输	64字节	任意端点号
PIPE6-9	单缓冲区	中断传输	64字节	任意端点号

四、速度等级与通信

USBFS支持USB 2.0全速和低速两种速度等级：

速度等级	传输速率	支持模式	RHST[2:0]编码
全速 (Full Speed)	12 Mbps	主机/设备	010b
低速 (Low Speed)	1.5 Mbps	主机/设备	001b
高速 (High Speed)	不支持	-	-

USB数据线状态可通过LNST[1:0]位监测：

LNST[1:0]	全速运行期间	低速运行期间
00b	SE0	SE0
01b	J状态	K状态
10b	K状态	J状态
11b	SE1	SE1

五、FIFO缓冲区

USBFS提供多个FIFO端口用于数据传输：

特殊功能

• DCLRM功能：读取DnFIFO端口后自动清除FIFO缓冲区
• BFRE功能：可更改BRDY中断事件通知时机
• SHTNAK功能：在传输端生成NAK响应PID

六、中断与唤醒

USBFS提供丰富的中断和唤醒功能：

功能	说明	相关寄存器位
BRDY中断	缓冲区就绪中断，可配置触发时机	BFRE位
远程唤醒	从挂起状态唤醒主机	WKUP位
唤醒检测	检测下游端口唤醒信号	RWUPE位
事务计数	使用事务计数的接收结束功能	-

七、功耗管理

USBFS支持多种功耗优化功能：

7.1 USB LDO稳压器

内置USB LDO稳压器用于为内部USB收发器供电，UVDD端口必须连接外部电容以确保稳定工作。

7.2 电池充电规范

USBFS支持BC 1.2规范修订版1.2，可实现便携设备的充电功能：

• DCP（专用充电端口）
• CDP（充电下行端口）
• SDP（标准下行端口）

八、寄存器配置

USBFS主要寄存器配置要点：

8.1 系统配置控制寄存器 (SYSCFG)

地址：4008 0000h

位	符号	功能	配置建议
b0	USBE	USBFS动作许可	必须置1启用USB
b3	DMRPU	D-线电阻控制	设备模式：1=上拉有效
b4	DPRPU	D+线电阻控制	设备模式：1=上拉有效
b5	DRPD	D+/D-线电阻控制	主机模式：1
b6	DCFM	控制器功能选择	0=Device，1=Host
b10	SCKE	USB时钟使能	设置后需读取确认

8.2 设备状态控制寄存器 (DVSTCTR0)

地址：4008 0008h

位	符号	功能
b2-b0	RHST[2:0]	总线速度状态
b4	UACT	下游端口使能
b6	USBRST	USB总线复位输出
b7	RWUPE	唤醒检测使能
b8	WKUP	远程唤醒信号
b9	VBUSEN	VBUS使能控制
b11	HNPBTOA	OTG HNP切换

8.3 配置顺序

九、I/O端口

USBFS模块引脚配置：

引脚名	I/O	功能
USB_DP	I/O	USB收发器D+端口
USB_DM	I/O	USB收发器D-端口
USB_VBUS	输入	USB电缆连接监测
USB_VBUSEN	输出	外部VBUS使能信号
USB_EXICEN	输出	OTG电源控制
USB_OVRCURA/B	输入	过流检测
USB_ID	输入	OTG ID信号
UVDD	I/O	USB LDO输出

十、注意事项汇总

1. 禁止同时设置DMRPU和DPRPU为高
2. SCKE=0时，只有SYSCFG可读写，其他USB寄存器不可访问
3. 主机模式：将UACT=0或SCKE=0前，需检查HTACT位是否为0
4. 设备模式：连接处理（DPRPU=1）后，需读取LNST位确认状态
5. USB_VBUS端口必须连接到USB总线VBUS
6. USBE从1改为0会初始化特定寄存器

十一、典型应用场景

基于BAT32G157 USBFS的丰富功能，可实现以下应用：