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你肯定没见过的USB HUB!双主机USB拓展坞|宇的DIY#4

 B站视频讲解链接:https://www.bilibili.com/video/BV1NCwtzyEY9/

一、功能介绍

可同时连接两个电脑的USB拓展坞。解决了在多设备使用时,各个外设需要频繁插拔更换电脑的问题,现在仅需拨动USB拓展坞上的开关即可将外设在两台电脑之间切换。

  • 标准拓展坞功能:提供4路USB 2.0下行接口,支持全速数据传输,满足键鼠、存储等外设扩展需求。

  • 支持双设备切换:双上行架构,通过拨动开关物理切换总线连接,实现一套外设在两台主机间的快速共享。

  • 无需安装软件驱动:插入电脑即可使用,无需安装专用软件驱动。双主机切换方式采用纯物理切换,无需软件适配。

  • 极简元件:摒弃昂贵主控与切换IC,采用纯硬件链路切换,电路极简且可靠性高。


  • 二、设计详解

  • USB集线器芯片

  • USB集线器芯片选用的是SL2.1A(嘉立创编号:C192893)。这颗芯片支持4路USB2.0设备连接。该芯片库存量大且使用广泛,外围电路简单,便于设计。外围电路的电阻电容尽量使用嘉立创SMT基础库的元件,在使用嘉立创SMT加工时可以节省大量换料费。

    本HUB设计目标是用于鼠标键盘耳机等外设的连接,所以对USB传输速率要求不高,使用USB2.0已经足够使用。

  • 双设备切换方法

  • 使用一个双刀双掷的滑动开关切换USB集线器芯片输出的USB上行信号线,即可实现信号在两个不同的上行接口之间切换。在进行布线时需要严格按照差分信号布线,具体见下文。

  • Type-C接口电路

  • 在设计Type-C接口电路时,需要注意CC引脚连接的外部电路。HUB对于电脑来说是用电器,所以将CC引脚使用5.1K电阻连接到GND。

    如果后续需要将HUB的USB-A接口改为Type-C,需要将下行的Type-C接口的CC引脚上拉到VBUS,以此表明该接口为供电器,在连接某些需要使用Type-C的供电协议握手的设备才可以正常使用。

  • USB信号线layout注意事项

  • 在进行USB信号线布线时,需要注意USB信号线为差分信号,需要按照差分信号线的要求进行布线。两根信号线必须紧贴在一起,并且需要控制两根信号线的长度等长。

    在工程中能够看到有部分位置存在蛇形走线,目的是为了确保信号线等长。


    三、使用方法

  • HUB电源指示灯两边的Type-C接口用于连接电脑,其余的4个USB接口可以连接其他设备。

  • 在模块连接到电脑后,电源指示灯会点亮。

  • 通过模块右下角的滑动开关选择当前HUB外接的设备连接到哪台电脑。开关拨到左边则使用左边的type c接口连接的电脑,右边同理。

  • 在切换主机时,如果HUB中使用了类似u盘或移动硬盘的存储设备,建议先在电脑上点击弹出设备。该HUB设计目的主要用于连接键盘鼠标耳机等非存储设备,存储设备也可正常使用,但在切换电脑前一定要记得在电脑上弹出设备。


  • 四、工程文件

    • 该工程中的元件均来自于立创商城,可以直接在工程中查看C开头编号即可下单元件。

    • 工程文件为epro文件。区别于eprj文件,epro文件需要使用嘉立创EDA专业版开始页中的“导入专业版”功能打开,不能直接双击打开该文件。也可以在立创开源硬件平台在线查看工程。

    • 下方的Gerber、坐标、BOM文件可直接用于SMT下单制造。3D文件可用于设计外壳。

    B站视频讲解链接:https://www.bilibili.com/video/BV1NCwtzyEY9/

    开源文档:https://shouchenyu.feishu.cn/wiki/PxnSwaRRRixkaokr8oBcpYotnyb

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