CH334R桌面计量USBHUB

更新日志

20241209 首稿

简介

本项目开发了一款基于CH334R的USB一拖四USB HUB，为桌面环境提供高效安全的USB端口扩展解决方案。设计采用CH334R实现USB一拖四，SY6288D/SY6288C作为USB功率开关，确保安全可靠的USB电源开关。通过AT32F421主控芯片，实现了对输入12V电压和VBUS 5V电压的采集。同时结合TP181A1电流传感器，采集每个下行端口的电流数据。通过功率电子开关以及采样的电压电流，提供了全面的USB端口状态反馈和保护机制，为用户带来了智能化的电源管理和设备保护功能，特别适合需要多USB设备连接且对电力管理有严格要求的应用场景。

硬件参数

USB HUB芯片：CH334R

主控芯片：AT32F421

12V->5V：SGM6132/SGM6232可选

5V->3V3：SY8089A1AAC

功率电子开关：SY6288D/SY6288C可选

电流采集：TP181A1实现差分放大

电压采集：LMV358实现电压跟随器

ESD：USBLC6-2SC6

项目功能

• USB2.0 一拖四 HUB
• 外部电源供电输入
• 下行口电流采集显示
• VBUS 5V电压采集显示，外部电源电压采集显示
• 下行口功率显示，总功率显示
• 温度采集显示
• 整机电能统计
• VBUS口开关控制
• 过流保护（电流取决于功率电子开关）
• 过压保护（高于5.3V，下行口关闭）

供电方案

12V DC输入

输入电源芯片可用SGM6132（3A输出）或SGM6232（2A输出），输入TVS建议使用12V

24V DC输入

输入电源芯片建议使用SGM6232（最大36V，2A输出），使用SGM6132有过压烧毁风险，输入TVS按照情况选择

VBUS 5V输出，低电平有效

功率电子开关请使用SY6288DAAC，同时检查程序设置。

VBUS 5V输出，高电平有效

功率电子开关请使用SY6288CAAC，同时检查程序设置。

操作说明

将产品接入12V/24V电源，同时接入USB TYPEB，开机后，屏幕自动显示开机界面。

如果是首次开机，请不要接入任何USB设备，需要按住SW1然后上电，程序会提示进入自动校准模式，此时将校准0点电流。

约一秒后，进入主界面，此时开始显示当前电流，电压以及其他信息。

短按SW1，进入菜单，此时可对USB进行开关。

如果存在过流/过压导致USB口VBUS关闭，或手动关闭，USB口背景将显示红色。

同时，如果存在过流/过压导致USB口VBUS关闭时间，屏幕将显示OVP或OCP字样，直到重新开启USB口恢复。

代码开源

https://gitee.com/fhcloud/lcd_usb_hub_f421

程序烧录

SWD接口烧录

需要一个DAP烧录器或者Jlink烧录器，从Gitee下载代码后通过Keil打开，通过PCB背面触点飞线或者烧录针烧录。

功率电子开关有效电平切换

目前程序支持两种有效电平，高电平有效（高电平输出5V，否则关断）和低电平有效（低电平输出5V，否则关断），目前只测试过SY6288C（高电平有效），如需使用低电平有效可修改drv_vbus_sw.h

#define USB_SY6288C 1 // High level on

//#define USB_SY6288D 1 // Low level on

去掉USE_SY6288D前方的注释，同时注释USB_SY6288C即可切换

外壳

外壳使用3D打印制作，模型文件请参考附件清单。

同时，外壳顶层需要一块亚克力板，实现透明效果，下单文件位于项目文件中的《顶层亚克力板》面板文件，可直接立创面板下单。

下载，3D打印后，使用烙铁或其他工具埋入四颗铜螺母，使用胶水粘接顶层亚克力板。

胶水参考购买链接（ergo5400，也可使用502）：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb4572f7&id=547068533249&spm=a1z09.2.0.0.42b42e8doeIN8C

螺母购买链接（选颜色分类：M3*4*4.2[100颗]）：

https://detail.tmall.com/item.htm?id=598418504681&spm=a1z09.2.0.0.42b42e8doeIN8C&_u=92dklb4542ad

螺丝购买链接（选颜色分类：M3* 5 (100个)）：

https://detail.tmall.com/item.htm?id=624811454452&spm=a1z09.2.0.0.42b42e8dLef6yx&_u=92dklb45abb9

部分原件参考购买链接

SGM6132：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb450816&id=583716964390&spm=a1z09.2.0.0.739e2e8dazAk2h

SGM6232:

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb4578b4&id=583922757198&spm=a1z09.2.0.0.739e2e8dazAk2h

CH334R（选颜色分类：CH334R[QSOP16]）：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb452d9f&id=685199066514&spm=a1z09.2.0.0.739e2e8dazAk2h

AT32F421K8U7：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb45799a&id=650420200860&spm=a1z09.2.0.0.1f8c2e8dEoc5JT

TP181A1：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb4578a7&id=750612928841&spm=a1z09.2.0.0.1f8c2e8dEoc5JT&skuId=5174979916120

SY6288CAAC：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb4543bb&id=582601276398&spm=a1z09.2.0.0.739e2e8dazAk2h

SY6288DAAC（选颜色分类：SY6288DAAC（丝印BU） SOT-23-5[批量价格可谈]）：

https://item.taobao.com/item.htm?_u=92dklb459df1&id=723759935239&spm=a1z09.2.0.0.739e2e8dazAk2h

附件清单

• lcd_usb_hub_f421-master.zip：程序源码，建议从gitee下载最新版
• 20241209.hex V1版固件
• DS_AT32F421_V2.03_CH.pdf AT32F421数据手册
• CH334DS1.PDF CH334数据手册
• 上壳.stl 上壳3D模型文件
• 下壳.stl 下壳3D模型文件
• 外壳.3mf 外壳拓竹打印机切片文件，可直接打开发送任务到打印机
• 桌面USB HUB.docx 最早芯片选型的草稿，不代表最终方案

展示视频

https://www.bilibili.com/video/BV1y3zpYGEmp/?vd_source=be70fa55ac113f4735a6b71fc42e5574

https://www.bilibili.com/video/BV1kQB2YMEqh/?vd_source=be70fa55ac113f4735a6b71fc42e5574

https://www.bilibili.com/video/BV1f2zAY1EmC/?vd_source=be70fa55ac113f4735a6b71fc42e5574

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