TUSB2140B
Data Manual
4-Port Hub With an Embedded Function for the
Universal Serial Bus
SLLS313A
March 1999
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party's products or services does not constitute TI's approval, warranty or endorsement thereof.
Copyright
1999, Texas Instruments Incorporated
iii
Contents
Section
Title
Page
1
Introduction
11
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1
Features
11
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Hub
11
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Embedded Function
12
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.3 General Characteristics
12
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2
Terminal Assignments
12
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3
Terminal Functions
13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4
Device-Numbering Convention and Ordering Information
15
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5
Related Documents Referenced
15
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Functional Description
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1
Functional Block Diagram
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2
USB Transceiver
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3
Clock Generator
21
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4
Serial Interface Engine (SIE)
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5
SIE Interface Logic
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6
Hub Command Decoder
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7
Frame Timer
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8
Suspend/Resume Logic
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9
Hub Repeater
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.10 Port Logic
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.11 Power Control Logic
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.12 Embedded Function Control Logic
23
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.13 Embedded Function Control/Status Registers
23
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.14 Embedded Function FIFOs
23
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.15 Embedded Function I
2
C Interface
23
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Internal Registers
31
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1
Address Map
32
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2
Register Functional Description
34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Interrupt Register
34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Interrupt Mask Register
35
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.3 Function Address Register
35
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.4 Endpoint 0 Transmit FIFO
36
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.5 Endpoint 0 Transmit Byte Count Register
36
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.6 Endpoint 0 Transmit Control Register
37
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.7 Endpoint 0 Transmit Status Register
38
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.8 Endpoint 0 Transmit FIFO Flags Register
39
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.9 Endpoint 0 Receive FIFO
39
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.10 Endpoint 0 Receive Byte Count Register
39
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
3.2.11 Endpoint 0 Receive Control Register
310
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.12 Endpoint 0 Receive Status Register
311
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.13 Endpoint 0 Receive FIFO Flags Register
312
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.14 Endpoint 1 Transmit FIFO
312
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.15 Endpoint 1 Transmit Byte Count Register
312
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.16 Endpoint 1 Transmit Control Register
313
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.17 Endpoint 1 Transmit Status Register
314
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.18 Endpoint 1 Transmit FIFO Flags Register
315
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.19 PID Low-Byte Register
315
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.20 PID High-Byte Register
316
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.21 VID Low-Byte Register
316
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.22 VID High-Byte Register
316
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Device Operation
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1
Device Initialization
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2
Hub
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3
Embedded Function
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Interrupt Handler
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Function Reset and USB Reset
41
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3 Enumeration
42
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4 Control Transfers
42
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.5 Interrupt Transfers
42
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.6 Suspend and Remote Wake-Up
43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.7 I
2
C Interface
43
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4
Over-Current Detection and Power Switching
45
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5
Clock Output Generation
45
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6
Power Supply Sequencing
46
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Electrical Specifications
51
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1
Absolute Maximum Ratings Over Operating Free-air Temperature Range
51
. . . . .
5.2
Recommended Operating Conditions
51
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3
Electrical Characteristics Over Recommended Ranges of Operating Free-air
Temperature and Supply Voltage
52
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4
Timing Characteristics
53
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1 Timing Characteristics for USB Transceivers
53
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 Timing Characteristics for I
2
C Interface
55
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.3 Timing Characteristics for Remote Wake-Up
57
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
USB Overview Description
61
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1
Application Information
62
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2
Bus-Powered Hub, Ganged Port Power Management
64
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3
Self-Powered Hub, Ganged Port Power Management
65
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4
Self-Powered Hub, Individual Port Power Management
66
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Appendix A Firmware Development
A1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Appendix B Firmware Example
B1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Appendix C Flow Chart for the Firmware Sample Code
C1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Appendix D Mechanical Data
D1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v
List of Illustrations
Figure
Title
Page
51
Differential Driver Switching Load
53
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
USB Data Signal Rise and Fall Times
54
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
Differential Receiver Input Sensitivity vs Common Mode Input Range
54
. . . . . . . . . .
54
Single-Ended Receiver Input Signal Parameter Definitions
55
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
SCL and SDA Timing
55
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
Start and Stop Conditions
55
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
Output Acknowledge
56
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
Single Byte Write Transfer
56
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
Multiple Byte Write Transfer
56
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
510 Single Byte Read Transfer
57
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
511 Multiple Byte Read Transfer
57
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
512 Remote Wake-Up
57
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
USB Tiered Configuration Example
61
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
Typical I
2
C Interface Connection to a Microcontroller
62
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
Resonator Clock Circuit
62
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
Crystal Tuning Circuit
63
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
TUSB2140B Bus-Powered Hub, Ganged Port Power Management Application
64
. .
66
TUSB2140B Self-Powered Hub, Ganged Port Power Management Application
65
. .
67
TUSB2140B Self-Powered Hub, Individual-Port Power Management
Application
66
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A1 Flow Chart for TUSB2140B Firmware
A2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A2 Endpoint 0 Transmit Interrupt Service Routine
A3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A3 Endpoint 0 Receive Interrupt Service Routine
A5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A4 Endpoint 1 Transmit Interrupt Service Routine
A6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C1 Flow Chart for TUSB2140B Firmware (Sample Code)
C1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C2 Endpoint 0 Receive Interrupt Service Routine
C2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C3 Endpoint 0 Transmit Interrupt Service Routine
C3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
PDF 
ZIP