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USB2514i USB HUB 使用经验总结 一、 USB HUB 及其应用 通用串行总线 (Universal Serial Bus ， USB) 是一种快速、双向、同步、可动态监测的串行 接口 ，广泛应用于个人电脑的外设连接。 USB 支持实时声音、 音频 数据和视频数据传输。 当 USB 接口不够用的时候，可以采用 USB HUB ( 通用串行总线集线器 ) 电路进行扩展，将一个 USB 接口扩展为多个，并可以使这些接口同时使用的装置。 USB HUB 根据所属 USB 协议可分为 USB2.0 HUB 、 USB3.0 HUB 与 USB3.1 HUB 。 而目前 USB HUB 包含 USB HUB 和功能元件的 USB 设备不断涌现。因此要求在 USB 主机和复杂外围设备之间有一种高性能、高速的数据传输。 SMSC （被 Microchip 收购）的 USB251x 系列 USB 2.0 集线器控制器具有多功能、高性价比和低功耗等特点。 二、 USB2514i 简介 USB2514i 的主要特性如下： 1 、 USB HUB 芯片为 USB2514B 特点 1 、具有 2 个， 3 个或 4 个下游端口的高性能，超低功耗，占地小的集线器控制器 IC （零件编号中的 “ x” 表示） 2 、完全符合 USB 2.0 规范 3 、通过单个串行 I2C EEPROM 或 SMBus 从端口，提供增强的 OEM 配置选项 4 、 MultiTRAK- 高性能的多事务转换器，每个端口提供一个事务转换器 5 、 PortMap- 灵活的端口映射和禁用排序 6 、 PortSwap- 可编程 USB 差分对引脚位置通过将 USB 信号线直接对准连接器简化了 PCB 设计 7 、 PHYBoost- 可编程 USB 信号驱动强度，使用 4 级驱动强度分辨率可恢复信号完整性 8 、支持工业级的温度范围 -40 ℃～ 85 ℃ Datasheet 资料 三、 USB2514i 内部结构 图 1 USB2514i 的内部结构框图如图 1 所示，包括转发器 (HUB Repeater) 、控制器 (HUB Controller) 和处理翻译器 (Transac TI on Translator ， TT) 。 SIE 主要负责物理层和协议层的协议解析，控制器主要负责设备层的协议解析，缓冲区是 SIE 和控制器之间通信的桥梁， SIE 把接收到的数据包存放在缓冲区中供控制器读取，控制器把需要发送的数据存放在缓冲区中供 SIE 读取。 四、 USB2514i 经典应用电路 图 2 图 3 图 4 　　图 3 、图 4 所示为 USB2514i 的应用电路。其电路外部供电电压为 5 V 是由 PQlL333M2SP 转换为 3.3 V 提供。 4 个 USB 下行端口的供电引脚分别经过两片 MIC20261BM ，其内部具有限流 保护电路 ，当电路由于短路等原因导致电流过大时， MIC20261BM 能够自动切断 USB 下行端口的供电引脚，从而有效保护设备和负载。通过设置 USB 下行端口的数据引脚 (D+ 、 D-) 是否上拉可以控制 USB 下行端口是否使能。 五、 PCB 设计注意事项 　　在 PCB 设计中，应着重考虑如何提高 USB2.0 信号的传输质量，减小电磁干扰 (EMI) 和静电干扰 (ESD) 。在电路设计中，为了减小高频干扰，提高速信号的传输质量，在 数字电源 和数字地之间应尽可能多放置去耦 电容 ；在靠近 USB2.0 处多放置旁路电容，如果使用表面贴电容，则应尽可能扩大焊接点。在 PCB 设计中，首先限定 USB2.0 的 2 条差分对信号线 D+ ／ D- 以及高速时钟线的长度，使布线最短；保持 D+ ／ D-2 条信号线相同，且始终平行；尽可能增大每对儿信号线间和每对儿信号线与其他信号线间的距离． 2 条差分对信号线 D+ ／ D- 、高速时钟线的距离越远越好；在可能的情况下，将 USB2.0 信号线布在靠近共地层；不要将 USB 布线在晶体振荡器、时钟和磁性设备或 IC 的下面；在只能用 90 °转角布线时，可利用 2 个 45 °转角代替 1 个 90 °转角。 六、订购说明 自 2012 年第三季度， Microchip Technology Inc. ( 美国微芯科技公司 ) 以每股 37 美元现金方式收购美商史恩希股份有限公司 Standard Microsystems Corporation (SMSC) 后， Microchip 对原 SMSC 产品进行改良，其中 USB2514B 系列封装部分尽量优化； AEZG 封装是 QFN 封装的旧版本；新封装是 M2 （ SQFN ）。在保证封装尺寸相同，占用空间相同， PCB 占用空间相同的前提下，采用了新封装技术，减少了封装成本；使得“ M2 ”比传统的“ AEZG ”价格低。 USB2514B 订购信息 区别 旧订购型号 新订购型号 消费级 USB2514B-AEZC USB2514B/M2 推荐后者 消费级 USB2514B-AEZC-TR USB2514BT/M2 推荐后者 工业级 USB2514Bi-AEZG USB2514B-I/M2 推荐后者 工业级 USB2514Bi-AEZG-TR USB2514BT-I/M2 推荐后者 注： AEZG/AEZC- 旧的 QFN 封装， M2- 新的 SQFN 封装；硅天下科技针对以上两种封装皆有备货，方案资料； 开发中常见问题 一、晶振问题 Microchip(SMSC) 的 usb2514bi 晶振不启动，可能什么原因，如何处理？ 问题描述 : 1 ：用示波器打晶振，发现晶振没有起振；同时测量 34 引脚（ PLLFILT ）没有电压。 2 ：设计使用的是默认配置， 24 和 25 引脚接地。 3 ：电路是参考官方原理图和一块开发板结合的 解决思路： 1 、测下开机瞬间是否有起振， 2 、看下 27 脚 vbus_det 的电压是否达到正常值 3.3v ，可尝试调整震荡电容值。 3 、调整晶振周围的阻容，建议晶体的电容用 18p 。电阻 1M 的要焊上 4 、检测 USB2514Bi 是否虚焊，尤其底部 PAD 一定要焊接到 GND, 5 、芯片是否损坏；严防购买到高仿芯片；建议正规渠道购买！ 6 、 25 脚 HS_IND 必须 100K 到 GND ，以下引脚可以悬空： 11.12.13.16.17.22.24.28. 正常后 34 脚 PLLFILT 为 1.2V （或 1.18V ）， 14 脚 CRFILT 为 1.28V 左右。 7 、需要 win7 以上版本自动识别安装一下驱动； 二、 USB1-DRVVBUS 和 USB1-VBUS 和 USB1_ID 这三个引脚是怎么处理的？ USBID 接到地上， USBVBUS 直接连到 5V ， DRVVBUS 没有连接，但是程序里可以控制该输出。 三、 USB2514Bi 需要自带驱动吗？ USB2514Bi 不需要驱动，可手动将 USB2514 的复位拉低， 需要 主机自动识别安装驱动。 四、可以使用 I2C 的管脚配置寄存器吗？ 可以，但它不是按照默认模式工作的，可以通过 I2C 进行配置内部寄存器，然后使能之后才能工作。用 I2C 的好处就是可以控制 4 路输出端口。 五、可以用 LOCAL_PWR （引脚 28 ）输入线自动选择 电源 （ USB 主机或外部 +5V ）与 CFG_SEL =0b00 或与 CFG_SEL =0b10 ？也就是说，我想在没有 EEPROM 的情况下使用这个选项。 要使用 LOCAL_PWR 寄存器位 7 ，必须将其设置为高。 如果第 24 、 25 配置是用 EEPROM 的，就必需接 EEPROM ，而且 EEPROM 必需有正确的配置代码，如果不想用 EEPROM ， 24 、 25 脚必须接地。 六、上电调试时看不到插 USB 的打印，然后把核心板放到开发板上可以看到 USB 打印，附 USB 原理图，下图中标记 NC 的是没有 焊接 ， HUB 芯片 是 USB2514B/M2 hub 的下行端口，需要供电， hub 芯片不会给扩展的端口供电。 七、参考电路上复位是 100K 和 0.1u 的 RC 复位，好像有点问题，改成 100K 和 1u 会更稳定。 未完待续……