概述
MAX3421E USB外設/主機控制器包含了實現USB規范2.0全速USB外設或全速/低速主機所需的數字邏輯電路和模擬電路。內置收發器具有±15kV ESD保護和可編程的USB連接和斷開特性。內部串行接口引擎(SIE)處理底層USB協議，如錯誤校驗和總線重試。通過頻率高達26MHz的SPI?接口訪問寄存器組，實現MAX3421E的控制。利用簡易的3線或4線SPI接口，可為任何SPI主機(微處理器、ASIC和DSP等)增添USB外設或主機功能。

當MAX3421E作為USB主機工作時，可將大量USB外設與各種微處理器、ASIC或DSP連接起來。對于點到點解決方案，例如，嵌入式系統的USB鍵盤和鼠標接口，由于僅需一個目標器件，因此可大大簡化運行MAX3421E的固件。

內部電平轉換器允許SPI接口工作在1.4V至3.6V的系統電壓。MAX3421E內部執行USB定時操作，并在操作完成后提供中斷，因此，SPI主機無需定時器來滿足USB的定時要求。MAX3421E包括8個通用輸入/輸出，所有采用I/O引腳實現SPI接口的微處理器都能再次利用I/O引腳，獲得額外的輸入、輸出端口。

MAX3421E工作在擴展級-40°C至+85°C溫度范圍，采用32引腳TQFP封裝(5mm x 5mm)和32引腳TQFN封裝(5mm x 5mm)。
數據表：*附件：MAX3421E USB外設 主機控制器，SPI接口技術手冊.pdf

應用

• 照相機
• 定制USB設備
• 臺式路由器
• 嵌入式系統
• 儀表
• 醫療設備
• 微處理器和DSP
• MP3播放器
• PDA
• PLC
• 機頂盒

特性

• 獨立于微處理器的USB解決方案
• 與帶有SPI接口的MAX3420E USB外設控制軟件兼容
• 符合USB 2.0規范(全速12Mbps外設、全速/低速12Mbps/1.5Mbps主機)
• 內置USB收發器
• 固件/硬件控制內部D+上拉電阻(外設模式)和D+/D-下拉電阻(主機模式)
• 可編程3線或4線26MHz SPI接口
• 電平轉換器和VL輸入實現系統接口電壓的轉換
• 內部比較器檢測V BUS ，用于自供電外設應用
• D+、D-和VBCOMP具有ESD保護功能
• 中斷輸出引腳(電平或可編程邊沿)，可實現輪詢或中斷驅動的SPI接口
• 8路通用輸入和8路通用輸出
• 中斷信號用于通用輸入引腳、可編程邊沿極性
• 智能USB SIE
• 自動處理USB流量控制和雙緩沖
• 處理底層USB信令
• 內部定時器用于USB定時操作，SPI主機無需定時
• 節省空間的無鉛TQFP和TQFN封裝(5mm x 5mm)

典型應用電路

引腳配置描述

典型應用電路（續）

MAX3421E有兩個特性使其易于連接大型快速芯片，如ASIC和DSP（圖2）。第一，SPI接口可在高達26MHz的頻率下進行時鐘控制。第二，VL引腳和內部電平轉換器允許系統接口在低于VCC所需3.3V的電壓下運行。

MAX3421E為USB接口的電氣隔離提供了理想的方法（圖3）。USB采用流量控制，MAX3421E會自動用NAK握手響應主機請求，直到微處理器完成SPI端口上的數據傳輸操作。這意味著SPI接口可以在高達26MHz的任何頻率下運行。因此，設計者可以自由選擇接口的工作頻率，并選擇最適合成本或性能的光隔離器。

圖4展示了MAX3421E作為USB主機運行的系統框圖。USB主機通過“ A” 連接器為USB外設提供5V電源。為外部外設供電的系統應在電源引腳上使用過流保護，以防止外部過流情況損壞系統。VBus開關（如MAX4789）提供電源控制以及其他功能：它限制提供給外設的電流（例如200mA），并向SPI控制器指示過流情況。美信（Maxim）提供各種VBus開關，具有不同的電流限制和特性。有關詳細信息，請訪問美信網站。

一個3.3V穩壓器（例如MAX6349TL）為MAX3421E供電，也可選擇為系統控制器供電。如果系統控制器以較低電壓運行，MAX3421E的SPI和I/O接口可以通過將系統電壓（例如2.5V或1.8V）連接到MAX3421E的VL引腳，在較低電壓下運行。

寄存器說明

SPI主設備通過讀取或寫入26個外設模式寄存器（見表1）以及在主機模式下讀取和寫入23個寄存器（見表2）來控制MAX3421E。設置MODE2寄存器中的HOST（R27）位可配置MAX3421E的操作模式。當作為USB主機運行時，MAX3421E與MAX3420E兼容，其他功能詳見注1b。如需完整的寄存器內容描述，請參考美信網站上的《MAX3421E編程指南》。

寄存器訪問由SPI主設備發起，首先寫入SPI命令字節，接著讀取或寫入地址內容。所有SPI傳輸均以命令字節的MSB開始。命令字節包含寄存器地址、方向位（讀 = 0，寫 = 1）以及ACKSTAT位（圖5）。SPI主設備通過命令字節的二進制值寫入MAX3421E寄存器。例如，要訪問IOPINS（R20）寄存器，需通過Reg4至Reg0位進行如下操作：Reg4 = 1，Reg3 = 0，Reg2 = 1，Reg1 = 0，Reg0 = 0。DIR（方向）位決定數據傳輸方向。DIR = 1表示數據字節寫入寄存器，DIR = 0表示數據字節從寄存器讀取。ACKSTAT（應答狀態）位是EPSTALLS（R9）寄存器中外設模式下的應答位。SPI主設備設置該位以表明傳輸已完成。由于該位經常使用，將其置于SPI命令字節中可提高固件效率。主機模式下ACKSTAT位被忽略。在SPI全雙工模式下，MAX3421E時鐘輸出八個額外的位，作為命令字節的補充（圖6、7）。在半雙工模式下，這些狀態位用作地址位。

前五個寄存器（R0 - R4）在MAX3421E的外設模式和主機模式下均可訪問。重復訪問這些寄存器會凍結內部地址，以便在一次SPI訪問中寫入或讀取多個字節（前提是SS保持低電平）。訪問寄存器R5 - R19時，每次內部寄存器訪問在SPI傳輸期間會遞增。訪問R20會凍結對該寄存器的訪問，訪問R21 - R31會凍結對R31的訪問，重復訪問R31仍會凍結在R31。

表1和表2展示了在外設模式和主機模式下適用的寄存器位。未特別提及的寄存器位均顯示為零。這些讀取為零值的寄存器位不應寫入邏輯1。

外設模式下的寄存器映射

MAX3421E保持與MAX3420E在外設模式下運行時的寄存器兼容性（MAX3421E的HOST位默認設置為0 ）。關于MAX3420E的固件無需修改即可在MAX3421E上運行。新的寄存器設置在表1底部的注1b中有說明。

主機模式下的寄存器映射

如表2所示，在主機模式（HOST = 1）下，部分MAX3420E寄存器會重命名（如R1變為RCVIFIFO），部分不再使用（顯示為零），部分仍適用于主機模式。此外，11個寄存器（R21 - R31）支持USB主機功能。