なぜUSBコントローラーを内蔵したAVRではなくFTDIなのですか？

Visual C＃でFT232RLチップを介してAVRと通信する簡単なプログラムを作成しました。

PC <-> FTDI <-> MCU。

USBデバイスへの直接アクセスにFTD2XX_NET.dllを使用しています。

FTDI-AVRのペアとUSBコントローラーを内蔵した単一のAVRの違いは何ですか？通信速度には多少の違いがあると思います。他に何が違うのですか？

かなりの理由がありますが、少なくともほとんどの人にとって、かなりニッチです。

私が見て経験した理由

• USB対応AVRの選択は、特にTINYファミリではかなり制限されています。何らかの理由で、USBと他の周辺機器の組み合わせがないAVRが必要な場合、これは簡単なオプションです。頭に浮かぶ一例は、PLL対応AVRです。
• USB周辺機器はハードウェアに実装されていますが、ファームウェアにUSBスタックを配置する必要があります。これはかなりのリソースを消費します（たとえば、LUFAは完全なCDC実装のために少なくとも6kBのフラッシュと1.5kBのRAMを必要とし、これは最も軽量なライブラリの1つです）
• USB割り込みとUSBバスイベントは、タイミングが重要なファームウェアを混乱させる可能性のあるリソースを消費します。たとえば、USBタスクが中断すると、高速ADCの測定が非常に悪くなることがあります。
• すべてのUSBライブラリの実装が、すべてのUSB対応AVRと同様に機能するわけではありません。たとえば、LUFAを使用するUSB​​ブートローダーはXMEGAデバイスでは機能しません。
• FTDIはWindows Updateを使用して自動的にインストールされる署名付きドライバーを使用しますが、ASFやLUFAなどの多くのUSBライブラリは使用しません。これにより、エンドユーザーへの展開がより面倒になります。
• たとえば、FT2232Hは8MiB / sでFIFOをUSBにブリッジすることができますが、これはAVRでは不可能です。
• 多くのプロジェクトでは、ハードウェアとソフトウェアを完全に制御できません。たとえば、3Dプリンターには、完全に別個のハードウェアプロジェクトとファームウェアプロジェクトがあります。相互運用性のレベルをできるだけ高く保つために、USBとマイクロコントローラーの機能は分離されています。

ただし、すぐに使用できるUSBライブラリ、FTDI USBブリッジのコストが非常に高く（通常は非常にハイエンドのAVRよりもコストがかかる）、ほとんどのアプリケーションでパフォーマンスが低下しないため、最近のFTDIチップの正当化は非常に困難です。ハードウェアとファームウェアを完全に制御できます。

別のUSBチップを使用し、AVRがそのUARTを介して通信できるようにすることには利点があります。

USBスタックは、ホストPCからのポーリングに応答する必要があります。これは少なくともミリ秒ごとに発生します。つまり、MCUがホストUSBポーリングに応答するために中断される可能性があるため、イベントへのハードリアルタイム応答を保証することはさらに困難です。

通信するものがない場合、またはMCUがリアルタイムタスクに完全に集中したい場合でも、一部のホストUSBポーリングイベントに応答する必要があります。そうしないと、ホストがデバイスを失います。だから無視するのは難しいです。FTDIのような専用USBチップは、これらのタスクをAVRからオフロードします。

小さな問題は、USBスタックが適度な量のフラッシュメモリとRAMを消費するため、チップは単純なAVRよりも多くのリソースを必要とすることです。

また、2つのパーツを2つのボードに分離できるため、USBは固定コストではなく、複数のボードで共有できます。

反対に、組み込みUSB周辺機器とUSBスタックでAVRを使用する主な利点は、購入して組み立てるパーツが1つしかないことです。

私は最近チェックしていませんが、新しいFTDIチップはAVRのUSBよりも高いUSBデータ転送速度を提供したと思います。ただし、AVR UARTは非常に遅いため、AVR UARTが遅いため、USBを備えたAVRは、AVRのUARTを介して通信するFTDI（または任意のUSBインターフェイス）の組み合わせよりも転送が高速です。

編集：FTDIはUART以外のインターフェイスを作成します。たとえば、SPI。私はそれらを使用した経験がありません。一部のAVRは、9（多分12）メガビットSPI転送をサポートしています。FTDIはSPIマスターであり、理想的ではありません。AVRが送信している場合、FTDIにはバッファがあるので問題はないかもしれませんが、受信は「消防用ホースから飲むような」ものかもしれません。AFAIK、それを機能させるには、ホストPCで作業を行う必要があります。

最高速度の転送は 100 Mbpsのイーサネットドーターボードを経由する可能性がありますが、スループットの測定値を見たことがありません。

AVR以外のマイクロコントローラーを使用できてうれしいです。そのため、CPUを介さずに文字を移動できる高速UARTとDMAコントローラを備えたものを使用する場合があります。それが有用なアプローチである場合は、Arduin Dueまたはmbedを見てください。STmbedは低コストのnuceloと呼ばれています。