2014年是 WiFi運(yùn)營(yíng)的新時(shí)代，運(yùn)營(yíng)商不再繼續(xù)投資WLAN建設(shè)，但出現(xiàn)了越來(lái)越多的商業(yè) WiFi運(yùn)營(yíng)公司，團(tuán)隊(duì)。新時(shí)代的 WiFi運(yùn)營(yíng)也不再單純只做無(wú)線覆蓋，而是結(jié)合了更多的增值服務(wù)，如廣告推送，竊取用戶隱私，用戶行為分析，大數(shù)據(jù)等。在這樣的形勢(shì)下，對(duì)于 WiFi產(chǎn)品的軟件開(kāi)發(fā)提出了很高的要求，反觀硬件，倒是沒(méi)有更多的需求，唯一發(fā)生變化的就是增加板載大容量存儲(chǔ)。
當(dāng)前廣泛使用的 WiFi SoC，普遍不具備合適的大容量存儲(chǔ)接口，只有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)處理器才會(huì)具備，如Freescale QorIQ系列，AMCC APM8018x系列，Broadcom BCM470x系列，Qualcomm IPQ806x等。而這些獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)處理器的價(jià)格往往比較高，如何為廉價(jià)的 WiFi SoC增加板載大容量存儲(chǔ)以實(shí)現(xiàn)較高的性價(jià)比，是一個(gè)值得討論的課題。值得慶幸的是，廣泛使用的 WiFi SoC通常具有USB 2.0 Host接口，這就使得為這些 WiFi SoC增加板載大容量存儲(chǔ)成為了可能。
本文面向有一定技術(shù)實(shí)力的工程師，因此會(huì)有部分英文，請(qǐng)讀者諒解。
USB Hub
WiFi產(chǎn)品對(duì)于存儲(chǔ)的需求，不僅僅是板載存儲(chǔ)，往往還需要同時(shí)支持U盤(pán)，那么，USB Hub就成為了必不可少的器件。Google一下USB Hub芯片，有大量的器件可供選擇，這種情況下，我主要向讀者介紹Microchip的USB Hub芯片（收購(gòu)了SMSC）。
Microchip的USB251xB是一系列低成本，高效率的USB 2.0 Hub控制器。USB251xB引入了Microchip的MultiTRAK?技術(shù)，具有業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)吞吐量，是擴(kuò)展USB接口的理想選擇。USB251xB非常適用于消費(fèi)類與移動(dòng)電子產(chǎn)品，采用了較小尺寸的QFN36 6x6mm封裝，并且2/3/4口的Hub芯片可以pin-to-pin。其主要特征如下：
- High performance, ultra low-power, small footprint hub controller IC with 2, 3, or 4 downstream ports (indicated by the “x” in the part number)
- Fully compliant with the USB 2.0 specification
- Enhanced OEM configuration options available through either a single serial I2C? EEPROM, or SMBus slave port
- MultiTRAK - High-performance multiple transaction translator which provides one transaction translator per port
- PortMap - Flexible port mapping and disable sequencing
- PortSwap - Programmable USB differential-pair pin locations ease PCB design by aligning USB signal lines directly to connectors
- PHYBoost - Programmable USB signal drive strength for recovering signal integrity using 4-level driving strength resolution
USB251xB設(shè)計(jì)要點(diǎn)
USB251xB的參考設(shè)計(jì)等資料可以在這里找到：http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=USB2514B。不同于常規(guī)的USB Hub芯片，板載USB Hub屬于自供電，并且不需要EEPROM，有以下幾點(diǎn)需要注意：
- VBUS_DET連接至3.3V
- SDA/SMBDATA/NON_REM1設(shè)置為高電平
- SCL/SMBCLK/CFG_SEL0設(shè)置為低電平
- HS_IND/CFG_SEL1設(shè)置為低電平
板載NAND Flash
這里所指的板載NAND Flash實(shí)際就是板載U盤(pán)，是通過(guò)USB接口進(jìn)行擴(kuò)展的，最早為 WiFi產(chǎn)品增加板載NAND Flash的就是極路由設(shè)備，如下圖。為 WiFi產(chǎn)品增加板載NAND Flash的思路與設(shè)計(jì)一款U盤(pán)的思路是一致的。
圖中的Skymedi的SK6226就是一款NAND控制器，據(jù)我所知，Skymedi現(xiàn)在主推一款SK6238，與SK6226 pin-to-pin兼容。
SK6238是一個(gè)功能加強(qiáng)版的U盤(pán)控制器，并且將震蕩器內(nèi)建在控制器內(nèi)，降低了客戶的開(kāi)發(fā)成本。它能符合USB2.0的規(guī)格并能以極低功率來(lái)滿足 USB bus-power的需求。SK6238在USB2.0規(guī)范下，提供了480Mbps的傳輸速率。透過(guò)先進(jìn)的電源管理控制方式電路設(shè)計(jì)，SK6238能提 供非常小的功耗，并且支持Bus power規(guī)范，無(wú)需外接電源供應(yīng)器。
SK6238控制芯片可支持1y/2x/3x nm MLC and TLC 閃存。同時(shí)也可支持多種世界級(jí)最新閃存，包含三星 (Samsung) 、英特爾(Intel)、美光(Micron)、東芝 (Toshiba) 、海力士(Hynix)、ONFI2.0以及三星Toggle NAND閃存，提供客戶最彈性及最適時(shí)的變化。
SK6238設(shè)計(jì)要點(diǎn)
第一次設(shè)計(jì)U盤(pán)的工程師一定想不到U盤(pán)，需要量產(chǎn)工具，類似于Atheros的ART，類似于Ralink的ATE。關(guān)于U盤(pán)量產(chǎn)工具，介紹如下：
當(dāng)主控板焊接上空白FLASH后插入電腦，因?yàn)闆](méi)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)， 電腦只能識(shí)別到主控板，而無(wú)法識(shí)別到FLASH，所以這時(shí)候電腦上顯示出U盤(pán)盤(pán)符，但是雙擊盤(pán)符卻顯示沒(méi)有插入U(xiǎn)盤(pán)，就像是插入一個(gè)空白的讀卡器。事實(shí)上這時(shí)候的U盤(pán)幾乎就是讀卡器。所以要讓電腦識(shí)別出空白FLASH這張“卡”就要向FLASH內(nèi)寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括U盤(pán)的容量大小，采用的芯片（芯片不同，數(shù)據(jù)保留的方式也不同），壞塊地址（和硬盤(pán)一樣，F(xiàn)LASH也有壞塊，必須屏蔽）等等，有了這些數(shù)據(jù)，電腦就能正確識(shí)別出U盤(pán)了。而當(dāng)這些數(shù)據(jù)損壞的時(shí)候，電腦是無(wú)法正確識(shí)別U盤(pán)的。
重點(diǎn)來(lái)了，需要在板上留出可供U盤(pán)量產(chǎn)的測(cè)試點(diǎn)或者插針，極路由上就可以看到這樣的測(cè)試點(diǎn)。
目測(cè)測(cè)試點(diǎn)直接連在了SK6226芯片上，個(gè)人認(rèn)為這種方法不是最專業(yè)的，建議采用USB Switch的方式，提高產(chǎn)測(cè)的可靠性。
TF卡控制器
為 WiFi產(chǎn)品增加TF卡是一種不錯(cuò)的選擇，可以減少量產(chǎn)的環(huán)節(jié)，也可以隨意更換不同容量的TF卡。為為 WiFi產(chǎn)品增加TF卡與設(shè)計(jì)一款讀卡器的設(shè)計(jì)思路是一致的。
Microchip的USB224x系列USB 2.0閃存控制器提供了USB接口與高速閃存設(shè)備之間的橋梁，這系列芯片為廣大工程師提供了豐富的選擇，可以使用不同的芯片連接不同的存儲(chǔ)介質(zhì)。USB224x系列芯片內(nèi)置USB 2.0收發(fā)器，一個(gè)8051內(nèi)核的微控制器，以及Memory Stick（MS），Smart Media（SM），Secure Digital（SD）控制器，非常適合 WiFi產(chǎn)品擴(kuò)展大容量存儲(chǔ)。USB224x主要特征如下：
- Optimized for Hi-Speed performance and versatility
- Supports Smart Media?/xD-Picture Card?, Memory Stick?/Memory Stick PRO?/Memory Stick PRO-HG? and MultiMediaCard?/Secure Digital interfaces
- Capable of high-performance throughput > 35MB/s with new Hi-Speed formats – MS PRO-HG
- Well-suited for PC applications utilizing Microsoft? ReadyBoost? to improve system performance
- Secure memory format options supported via internal memory
- Supports individual or any combination of sockets
- Industrial-temp option - designed to meet -40° to 85°C requirements
- Optional, small footprint, 36-pin QFN package for single or fully-multiplexed card interface designs or space-constrained applications
USB2240設(shè)計(jì)要點(diǎn)
本文以USB2240為例，簡(jiǎn)要介紹TF卡控制器設(shè)計(jì)要點(diǎn)。USB2240的參考設(shè)計(jì)資料可以在這里獲得：http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=USB2240。
- 無(wú)需配置，USB2240就可以支持1/4/8 bit SD/TF卡
- GPIO1可用來(lái)連接LED指示狀態(tài)，當(dāng)操作TF卡時(shí)，會(huì)閃爍
- GPIO2可懸空
- GPIO4下拉
- GPIO7懸空
- GPIO10可為T(mén)F卡供電
- GPIO12，14上拉
- GPIO15用于判斷是否有TF卡插入，視情況而定
SATA控制器
如果以上提到的方法所帶來(lái)的大容量存儲(chǔ)無(wú)法滿足容量要求，那么就可以想辦法擴(kuò)展SATA硬件，速度快，容量大，對(duì)于有下載需求的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，是不錯(cuò)的選擇。為 WiFi產(chǎn)品增加SATA控制器的思路與設(shè)計(jì)一款移動(dòng)硬盤(pán)盒的思路是一致的。
JM20329是智微(JMicron)公司推出的一款高速USB to SATA Bridge芯片，該芯片高集成的高速USB和SATA Phys技術(shù)為USB to SATA外圍設(shè)備提供了性價(jià)比優(yōu)良的解決方案，該芯片采用0.18μmCMOS技術(shù)，制造工藝優(yōu)良。
JM20329的主要功能特征如下：
- Compliance with Gen1i/Gen1m of Serial ATA II Electrical Specification 2.5
- Support SATA II Asynchronous Signal Recovery (Hot Plug) feature
- Compliance with USB 2.0 electrical specification
- Support USB High-Speed and Full-Speed Operation
- Compliance with USB Mass Storage Class, Bulk-Only Transport Specification
- Support ATA/ATAPI PACKET command set
- Support ATA/ATAPI LBA48 addressing mode
- Support 12MHz external crystal
- Support external NVRAM for Vender Specific VID/PID of USB Device Controller
- Embedded 3.3V to 1.8V voltage regulator
- Single power 3.3V power supply
- 0.18um CMOS technology
- 48 LQFP package
- 8 GPIO
JM20329的參考設(shè)計(jì)，點(diǎn)擊查看。
本文介紹了為 WiFi產(chǎn)品， WiFi SoC增加大容量存儲(chǔ)的三種方法，應(yīng)該可以滿足很多中應(yīng)用場(chǎng)合。在這樣的一個(gè) WiFi產(chǎn)品應(yīng)用越來(lái)越多的時(shí)代，對(duì)于存儲(chǔ)的需求將會(huì)越來(lái)越多。
