简介
USB HUB又称USB集线器,主要用于USB主机端口扩展,广泛应用于计算机,笔记本,及周边应用。CH334、CH335是符合 USB2.0 协议规范的高性能MTT 4 端口 USB2.0 HUB 控制器芯片,高ESD特性,工业级设计,外围精简,可应用于计算机和工控机主板、 外设、 嵌入式系统。以下为基于CH334各封装HUB精简应用电路合集。
目前针对于WCH最新的CH334或者CH335,电路设计方面更加精简。原来V5需要加上的二极管现在也可以省去(旧版CH334原理图设计可以参考以下链接)。
https://www.cnblogs.com/mj19971221/p/15840268.html
参数、功能说明
CH334部分型号是可以兼容市面上一些常见的USB2.0HUB(汤铭,创惟,Microchip等)。以下表格为CH334可以替换的其它厂商HUB。
除了上述封装,CH334还有一些其它的小封装,例如CH334P,一个QFN16(3*3)的小封装。
CH334系列除了封装的区别外,功能方面也有略微的差异。
可以看到,CH334系列HUB芯片,主要的在于TT模式,过流检测和电源控制以及LED指示灯。关于HUB芯片的一些问题,看以下说明:
(1) TT模式(STT和MTT)
解答:MTT HUB 下行端口每一个都配有一个事务翻译器,每个端口的带宽都可以达到12Mbps。STT HUB,下行端口共用一个事务翻译器,所有端口加起来的带宽是12Mbps。
具体查看此HUB芯片的TT模式,可以通过USBView.exe这个软件查看。USBView.exe可以在USB中文网下载。
以FE1.1S和CH334U举例:
汤铭的FE1.1S的HubIsMultiTt为0,则表示该HUB为STT;CH334U的HubIsMultiTt为1,则表示TT模式为MTT。
标签:USB,HUB,引脚,芯片,端口,CH334,CH335 From: https://www.cnblogs.com/mj19971221/p/17022149.htmlFE1.1S
CH334U
(2) GANG模式和独立模式
GANG模式是4个端口作为一组,电流之和作过流检测报警,individual是各端口分别进行过流检测。
(3) LED指示灯说明
上面的框图中,有1灯、5灯、9灯。以下面这张图做说明。只要有LED4脚或者PGANG脚(CH334P)的HUB芯片都是可以做到1灯模式(亮起表明正常工作avtive,灯熄灭表示睡眠suspend)。五灯模式本质就是9灯模式砍一半。但是需要注意一点,CH334U以及CH334F的9灯模式顺序图与其它支持9灯模式的HUB顺序是反的,这个需要注意。
(4) 总线供电和自供电
自供电:使用外部电源进行供电。
总线供电:使用USB总电的VBUS(5V)进行供电。
(5) 过流检测和电源控制
芯片过流检测引脚为OVCUR#引脚。如果CH334某封装只有一个OVCUR#引脚那就是GANG模式,如果有多个OVCUR#,那就是独立模式。电源控制的PWREN#脚也是一样的道理。CH335F在框图中显示是既可以做GANG模式,也可以做独立模式。这个是根据CH335F的3脚(LED2/PGANG)脚来决定的。在CH335F上电的时候回检测PGANG脚,引脚默认为高电平即整体过流检测和整体电源控制(GANG模式),如果时低电平,则过流检测与电源控制为独立检测模式。另外也可以通过IIC接口配置EEPROM的CFG寄存器(0AH),其中Bit0表示配置电源过流保护模式,1=GANG模式;0=独立过流检测。EEPROM配置优先级大于IO检测。如果硬件层面无需使用过流检测脚,针对于芯片批号倒数第 5 位为 0 版本需要OVCUR脚外接10K的上拉电阻到VDD33或者V5,这个是为了防止芯片误过流检测。如果是芯片批号倒数第 5 位为 1 版本,那么不使用的话,该引脚可以悬空,芯片内部做了上拉处理。
(6) EEPROM配置
HUB芯片内部有默认的参数值,如果用户有修改PID、VID的想法,就可以通过外接EEPROM实现。外接EEPROM与LED驱动不会有冲突。
(7) 晶振问题
芯片对于晶振的选择要求不是很高,一般是选择市面常见的12MHz、20pf、20ppm的晶振即可。芯片对于晶振的输入要求,ESR小于等于100Ω,C0小于10pF,DL:10uW(typical)。CH334/CH335的外部晶振,会在上电之后振荡一段时间后停止(完成了枚举)。只有下行端口插入新的设备后,才会重新起振。
(8) RESET复位问题
芯片的RESET/CDP脚,建议设计是悬空处理,芯片本身会在上电的时候有上电复位。如果是需要使用MCU控制复位管脚,那么可以通过MOS实现拉低、悬空状态或者是MCU的控制GPIO稍晚些初始化。芯片在上电时,会检测电平,如果检测到外部的高电平,那么会开启CDP功能,这样会导致芯片的功耗无法降低,及时认为睡眠,功耗也会在mA级。如果对功耗有一定要求的,在硬件设计的时候,RESET/CDP脚的设计需要注意。
(9) 芯片上电时序图
(10) USB设计问题
正常CH334、CH335在硬件设计上,不建议在USB信号线上串联电阻。如果是加ESD,建议选择ESD管结电容在0.3pF左右的,这样对USB信号的硬件能尽量降低。
(11) USB眼图测试
HUB芯片的眼图测试分为上行端口和下行端口。上行端口即为USB Device的测试,下行端口即为USB HOST测试。具体的USB高速眼图测试,可以参考网上一些blog或者官方的文档。上行端口眼图测试还有远近端区别,正常就是测试眼图模型的区别(一般近端时300mV,远端是150mV)。具体模型的选择,一般测试的机器在选择远近端时,会自己切换眼图测试模型(相关内容测试文档说明更详细)。
远端眼图测试模型图
近端眼图测试模型图
硬件设计
(1) CH334U与FE1.1S引脚兼容,删减部分元器件,或者改变部分元器件参数即可实现PCB兼容设计:
两个芯片的区别,硬件修改可以参考blog:https://www.cnblogs.com/mj19971221/p/16075894.html
硬件设计当中,CH213K(理想二极管)、CH217K(过流检测芯片)和EEPROM(24C01)是可以省略的。三个芯片分别的作用是防止上行端口的5V和Micro USB的5V出现灌电流(CH213K);配合HUB芯片过流检测(OVCUR)和电源控制(PWREN)功能实现对下行端口电流异常时的电源控制(CH217K)。可用于修改芯片内部相关参数的EEPROM,芯片内部是有默认参数,所以EEPROM不是必须要加。
(2) CH334H与GL850/GL852/CY7C65632 引脚兼容,删减部分元器件,或者改变部分元器件参数即可实现PCB兼容设计:
芯片的区别,硬件修改可以参考blog:https://www.cnblogs.com/mj19971221/p/16285517.html
(3) CH334R与FE8.1 引脚兼容,删减部分元器件,或者改变部分元器件参数即可实现PCB兼容设计:
(4) CH334Q与USB2514/USB2534引脚兼容,删减部分元器件,或者改变部分元器件参数即可实现PCB兼容设计:需要注意一点,CH334Q的引脚封装有两个,区别在于SCL脚和RESET脚。以当前图为例,USB2514的19,20脚本身的功能不是SCL和RESET,这两个脚的功能是在24和26脚。如果说实际硬件设计不需要外接EEPROM,不需要控制RESET。那么就无需关心此点。另一个CH334Q就是SCL的RESET在24和26脚,和USB2514一致。
(5) CH334S与Gl850/GL852 引脚兼容,删减部分元器件,或者改变部分元器件参数即可实现PCB兼容设计:
(6) CH334F与FE1.1S(QFN24)引脚兼容,删减部分元器件,或者改变部分元器件参数即可实现PCB兼容设计:
注:沁恒芯片的元器件尺寸图和封装库在以下链接下载:
https://www.wch.cn/search?t=all&q=sch
应用场景
(1) 电脑外设周边USB2.0拓展坞
(2) 工业控制类的主板、安卓平板等
(3) USB延长线方案