USB4604
USB 2.0 HSIC Hi-Speed 4-Port Hub Controller
PRODUCT FEATURES
Highlights
Datasheet
Additional Features
Hub Controller IC with 4 downstream ports
High-Speed Inter-Chip (HSIC) support
— Upstream port selectable between HSIC or USB 2.0
MultiTRAK
TM
— Dedicated Transaction Translator per port
PortMap
— Configurable port mapping and disable sequencing
USB-IF Battery Charger revision 1.2 support on up &
downstream ports (DCP, CDP, SDP)
®
Battery charging support for Apple devices
FlexConnect:
Downstream port 1 able to swap with
upstream port, allowing master capable devices to
control other devices on the hub
USB to I
2
C
TM
/SPI bridge endpoint support
USB Link Power Management (LPM) support
SUSPEND pin for remote wakeup indication to host
Start Of Frame (SOF) synchronized clock output pin
Vendor Specific Messaging (VSM) support
Enhanced OEM configuration options available
through OTP or SMBus Slave Port
Flexible power rail support
—
—
—
—
VBUS or VBAT only operation
3.3V only operation
VBAT + 1.8V operation
3.3V + 1.8V operation
PortSwap
— Configurable differential intra-pair signal swapping
PHYBoost
TM
— Programmable USB transceiver drive strength for
recovering signal integrity
VariSense
TM
— Programmable USB receiver sensitivity
Low power operation
Full Power Management with individual or ganged
power control of each downstream port
Built-in Self-Powered or Bus-Powered internal default
settings provide flexibility in the quantity of USB
expansion ports utilized without redesign
Supports “Quad Page” configuration OTP flash
— Four consecutive 200 byte configuration pages
48-pin (7x7mm) SQFN, RoHS compliant package
Target Applications
LCD monitors and TVs
Multi-function USB peripherals
PC mother boards
Set-top boxes, DVD players, DVR/PVR
Printers and scanners
PC media drive bay
Portable hub boxes
Mobile PC docking
Embedded systems
Fully integrated USB termination and Pull-up/Pull-
down resistors
On-chip Power On Reset (POR)
Internal 3.3V and 1.2V voltage regulators
On Board 24MHz Crystal Driver, Resonator, or
External 24MHz clock input
USB host/device speed indicator. Per-port 3-color
LED drivers indicate the speed of USB host and
device connection - hi-speed (480 Mbps), full-speed
(12 Mbps), low-speed (1.5 Mbps)
Environmental
— Commercial temperature range support (0ºC to 70ºC)
— Industrial temperature range support (-40ºC to 85ºC)
2014 Microchip Technology Inc.
DS00001716A-page 1
USB 2.0 HSIC Hi-Speed 4-Port Hub Controller
Datasheet
Order Number(s):
TEMPERATURE
RANGE
0°C to +70°C
USB4604-1070HN (Hub Controller Disabled)
USB4604-1080HN-TR (Hub Controller Enabled)
0°C to +70°C
USB4604-1070HN-TR (Hub Controller Disabled)
USB4604i-1080HN (Hub Controller Enabled)
-40°C to +85°C
USB4604i-1070HN (Hub Controller Disabled)
USB4604i-1080HN-TR (Hub Controller Enabled)
-40°C to +85°C
USB4604i-1070HN-TR (Hub Controller Disabled)
48-pin SQFN
(Tape & Reel)
48-pin SQFN
48-pin SQFN
(Tape & Reel)
ORDER NUMBER
USB4604-1080HN (Hub Controller Enabled)
PACKAGE TYPE
48-pin SQFN
This product meets the halogen maximum concentration values per IEC61249-2-21
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DS00001716A-page 2
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USB 2.0 HSIC Hi-Speed 4-Port Hub Controller
Datasheet
Table of Contents
Chapter 1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Chapter 2 Acronyms and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1 Acronyms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Reference Documents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Chapter 3 Pin Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1 Pin Descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2 Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3 Buffer Type Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Chapter 4 Power Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1 Integrated Power Regulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1 3.3V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2 1.2V Regulator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Power Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Single Supply Configurations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2 Dual Supply Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Power Connection Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Chapter 5 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.1 Boot Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.1 Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.2 Hardware Initialization Stage (HW_INIT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.3 Software Initialization Stage (SW_INIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4 SOC Configuration Stage (SOC_CFG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.5 Configuration Stage (CONFIG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.6 Battery Charger Detection Stage (CHGDET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.7 Hub Connect Stage (Hub.Connect) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.8 Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Chapter 6 Device Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.1 Configuration Method Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Customer Accessible Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 USB Accessible Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 SMBus Accessible Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Device Configuration Straps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1 Port Disable (PRT_DIS_Mx/PRT_DIS_Px) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2 SPI Speed Select (SPI_SPD_SEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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33
Chapter 7 Device Interfaces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7.1 SPI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.1 Operation of the Hi-Speed Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.2 Operation of the Dual High Speed Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.3 32 Byte Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.4 Interface Operation to the SPI Port When Not Performing Fast Reads. . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.5 Erase Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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USB 2.0 HSIC Hi-Speed 4-Port Hub Controller
Datasheet
7.1.6 Byte Program Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.7 Command Only Program Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1.8 JEDEC-ID Read Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 I2C Master Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.1 I2C Message Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.2 Pull-Up Resistors for I2C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3 SMBus Slave Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Chapter 8 Functional Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
8.1 Battery Charger Detection & Charging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.1 Upstream Battery Charger Detection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.2 Downstream Battery Charging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2 SOF Clock Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Flex Connect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.1 Port Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4 Resets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4.1 Power-On Reset (POR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4.2 External Chip Reset (RESET_N). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4.3 USB Bus Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5 Link Power Management (LPM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6 Suspend (SUSPEND) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Chapter 9 Operational Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
9.1 Absolute Maximum Ratings* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2 Operating Conditions** . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3 Power Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3.1 Operational / Unconfigured . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3.2 Suspend / Standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.4 DC Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5 AC Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.1 Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.2 Reset and Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.3 USB Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.4 HSIC Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.5 SMBus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.6 I2C Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.7 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6 Clock Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6.1 Oscillator/Crystal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6.2 External Reference Clock (REFCLK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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50
50
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53
54
54
54
55
55
55
55
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58
Chapter 10 Package Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Chapter 11 Datasheet Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
DS00001716A-page 4
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Datasheet
List of Figures
Figure 1.1
Figure 3.1
Figure 4.1
Figure 5.1
Figure 7.1
Figure 7.2
Figure 7.3
Figure 7.4
Figure 7.5
Figure 7.6
Figure 7.7
Figure 7.8
Figure 8.1
Figure 8.2
Figure 9.1
Figure 9.1
Figure 9.2
Figure 9.3
Figure 10.1
System Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
48-SQFN Pin Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Power Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Hub Operational Mode Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
SPI Hi-Speed Read Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
SPI Dual Hi-Speed Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
SPI Erase Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
SPI Byte Program Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
SPI Command Only Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
SPI JEDEC-ID Read Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
I2C Sequential Access Write Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
I2C Sequential Access Read Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Battery Charging External Power Supply. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
SOF Output Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Single/Dual Supply Rise Time Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Power-On Configuration Strap Valid Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
RESET_N Configuration Strap Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
48-SQFN Package Drawing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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