#第九届立创电赛#usb拓展坞 - 立创电子设计大赛

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第九届立创电子设计开源大赛

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<div class="document"> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 在日常调试过程中，我们会使用到很多需要和上位机协同进行调试或者工作的模块。在调试过程中，我们会连接鼠标、键盘和副屏等外设来进行辅助调试。同一时间我们可能会连接七八个usb设备。 这种情况下，我们的使用的电脑，尤其是笔记本电脑，上面自带的接口可能会不够用，而由于很多外设实际传输的数据量并不大，一个usb2.0的速率就能够满足所有接口传输的数据量。所以我们会需要usb集线器帮助我们外接更多的设备。 同时，作为硬件同学初步认识、学习usb接口，自制一个usb集线器也能够帮助我们 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 首次公开，原创。开源对应的pcb设计、亚克力外壳设计。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 基于cc0进行开源，即放弃关于该内容的所有权利，大家可以随意更改并商用。（过程中使用到的部分元器件封装可能是其他开源协议，该内容根据其开源协议进行开源，这里开源的只是该封装的摆放和使用方式） <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 总共画了三版，v0.1用于验证方案，v0.2用做泰山派拓展（做了音频口，但是不好用，所以未上传），v1.0是根据实际需求制作的，方便连接和使用，并绘制了亚克力外壳。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/eevzGcsECOhywjfuDKQMJSa5MSXOGqzsgdzGKwBz.png"> v0.1与v0.2版本 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/QSX6qhIKJ3L98bMUlnhyGYTRRGgoaDLgJvRmbaUE.png"> v1.0版本 使用SL2.1A 作为主控，SL2.1A 是一颗高集成度,高性能,低功耗的 USB2.0 集线器主控芯片；该芯片采用 STT 技术,单电源供电方式，芯片供电电压为 5v, 内部集成 5V 转 3.3V,只需在外部电源添加滤波电容；芯片自带复位电路。 芯片可以使用外部晶体，也可以使用内置晶体。这里使用外部的12M晶振，让其运行的更加稳定。 输入部分使用常用的typec接口，这里也可以改为其他usb接口，让焊接更加简单。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/ysdxQEPQzISSHYGKAU84qhSVXZ49QP1e7FmojfV7.png" width="320" height="351"> 因为总体只需要5V供电，所以不需要额外的稳压电路，为了避免连接其他充电设备时导出过大电压损伤后面设备，我们需要姜两个cc引脚通过5.1k电阻接地，来传递信号。 电源输入通过自恢复保险丝防止后端短路（当然，现在大部分上端设备都会有防止后端短路的电路设计，但保险起见，我们加个保险丝）。然后通过一个肖特基二极管用于防止反接，正常工作在反向截止状态。（有时候也用不到防反接，所以可焊可不焊，看具体需求），使用led用于指示电源是否导通，短路时保险丝处断开，led不亮，具体阻值根据实际需求焊接。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/2t6QyvOZnVpJCU3lQVBC2scYP2k2ZBIQDDje8H9K.png"> 芯片的外围电路参考芯片手册的电路进行设计，对两个电源进行进行滤波，同时对输入电源也进行滤波。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/BavvQPhqpQ9pPIcC8aCH0ncm51K9MRDHL7JIkVMa.png" width="317" height="309"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/pHRnOwGT72H5E0PQvUrXQbHKJI1z8EksSVBWcl9E.png" width="589" height="293"> pcb整体设计如图： <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/GuRNv6Q4OG9LIWQS3o2nbgMKQx9eQgS3DCocqsr0.png"> 对晶振进行见到那的包地处理，usb信号线比较短，这里我做了等长，实际上5v差分信号的抗干扰能力还是很强的。供电部分鱼信号部分通过地隔离开，减少了电源对信号的干扰。 硬件焊接、测试流程： 1、焊接usb输入部分 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/PQsXCV1v1wpLSmUHWtmthc1nOmZq6hxq8Bpoj4PD.png"> 这里记得好好焊接typec母座后面的固定点，不然就会发生如下惨案： <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/8GO0qAAMHn2jPsuyijcxCK7cE4j62OXSpyJG0nGj.png" width="538" height="431"> <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/8cZdFssS3x9nUrk19746XDQNgyQQQmKB9JvpxG0a.png"> 如图焊完typec输入部分的电路后，先使用万用表通断、二极管挡位进行测试。 万用表测量方式：先测量板子上的正负极有无相连，相连的话可以观察typec母座、左上角滤波电容是否相连。然后观察typec每一个引脚是否连锡，如果有怀疑的可以进行测量检查是否连锡。测量自恢复保险丝是否焊接好，测量vcc网络和+5v网络是否相通。最后在+5v网络和gnd网络上使用二极管挡位，可以观察到led灯微亮，说明焊的led方向正确。 然后接上typec线观察led灯是否正常亮起，正常亮起进行下一步，未亮起按上面的一步一步测来了解那一个元器件出了问题。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/9URCbqtHKNVoEwhowhmnWnT9ZGK7LXab6uT4sz7S.png"> 2、焊接usb芯片部分 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/XDjoyHt3aiOR1DMB9ED2f7n9OTVVGYD1kvOtUehW.png"> 焊接完成后，先测量+5v和gnd是否短接，然后用电脑连接，可以听到电脑连接上设备的提示音，说明设备运作正常，当然，由于芯片内部自带晶振，所以不能够说明晶振运作正常，如果需要检测，可以使用示波器观察外部晶振的波形，在使用内部晶振的情况下，可能会不太稳定。 3、焊接usb接口 焊接完成后，先测量+5v和gnd是否短接，然后用电脑连接，可以听到电脑连接上设备的提示音。 然后连接设备，可以是u盘，可以是手机，然后使用每一个口都可以在电脑上正常访问设备说明焊接成功。 4、清洗pcb板 在完成焊接和测试后，我们可以先清洗一下pcb板，然后再安装pcb外壳。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/oZsU2HvSKYkXxEAmEPWih3B1g1qvwyWK35Wdf7am.png"> 5、安装亚克力外壳 使用m3*8孔径的八个沉头螺丝和m3*12的四个铜柱。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/8kXf8xpcslttBv1W42c95KoeCh6yDrgAh5On2hBH.png" width="407" height="366"> 先安装底部的螺丝和螺柱。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/ZvPiqIVPlC2PGlFuRlsoUjVJt6vwvAFADlDP6RJv.png"> 然后在顶部安装亚克力板。 <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/sBta9bCZtonr7T6g8YQro98rtvFlGqWdFtSUrrhV.png"> 注：请前往<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 无 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… <table width="800"> <tr> <td width="160" height="18">No.</td> <td width="160">Quantity</td> <td width="160">Comment</td> <td width="160">Designator</td> <td width="160">Footprint</td> </tr> <tr> <td height="18">1</td> <td align="right">6</td> <td>10uF</td> <td>C1,C5,C6,C8,C10,C12</td> <td>C0603</td> </tr> <tr> <td height="18">2</td> <td align="right">5</td> <td>0.1uF</td> <td>C2,C7,C9,C11,C13</td> <td>C0603</td> </tr> <tr> <td height="18">3</td> <td align="right">2</td> <td>100nF</td> <td>C3,C4</td> <td>C0603</td> </tr> <tr> <td height="18">4</td> <td align="right">1</td> <td>LED-0603</td> <td>D1</td> <td>LED0603-RD_WHITE</td> </tr> <tr> <td height="18">5</td> <td align="right">1</td> <td>SMF6.0A</td> <td>D2</td> <td>SOD-123FL_L2.8-W1.8-LS3.8-RD</td> </tr> <tr> <td height="18">6</td> <td align="right">4</td> <td>125 X 300</td> <td>K1,K2,K3,K4</td> <td>125 X 300</td> </tr> <tr> <td height="18">7</td> <td align="right">2</td> <td>5.1K</td> <td>R1,R2</td> <td>R0603</td> </tr> <tr> <td height="18">8</td> <td align="right">1</td> <td>2K</td> <td>R3</td> <td>R0603</td> </tr> <tr> <td height="18">9</td> <td align="right">1</td> <td>SL2.1A</td> <td>U1</td> <td>SOP-16_L10.0-W3.9-P1.27-LS6.0-BL</td> </tr> <tr> <td height="18">10</td> <td align="right">1</td> <td>1.5A快恢复保险丝-1206</td> <td>U4</td> <td>F1206</td> </tr> <tr> <td height="18">11</td> <td align="right">4</td> <td>AF 10.0 HC6.3</td> <td>USB1,USB3,USB4,USB5</td> <td>USB-A-TH_AF-10.0-HC6.3</td> </tr> <tr> <td height="18">12</td> <td align="right">1</td> <td>KH-TYPE-C-16P</td> <td>USB6</td> <td>USB-C-SMD_KH-TYPE-C-16P</td> </tr> <tr> <td height="18">13</td> <td align="right">1</td> <td>12MHz</td> <td>X1</td> <td>CRYSTAL-SMD_L5.0-W3.2</td> </tr> </table> 注：项目涉及的BOM清单。在<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/B2en9cMjxxAlKiTVrj1nPAnGcEoMcOsHWgKr54HG.png"> <img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/X9EfLtpoxhoxlaI2fk8FQFyFwfNOUkPdN9IOeGcl.png" width="513" height="393"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/nrnPlnAtDeY3ssnJRW0huEQFuqIu5qRIQXaHcTNY.png" width="530" height="412"> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！ <a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 见下 外壳文件见下 视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内； 视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。 <a href="/posts/de460543d4cf4dacb5f0326612455578" target="_blank">前往查看更多详情＞</a> </div>