USB3.0 HUB（基于VL813的集线器 &彩灯炫酷外壳版）

   一、简介

           本项目复刻自立创官方的USB3.0模块，项目设计的是VL812的电路，但由于VL812立创商城已停售，淘宝上VL812全新正品的价格是VL813的两倍多，且自己买了两块便宜的VL812翻车了（有两个端口不能使用）。而VL813和VL812pin to pin兼容，目前使用的VL813，功能一切正常。本项目使用VL813/VL812两款芯片皆可。

   芯片介绍

     VL813 (4-Port)USB 3.0, 5Gbps Smart Charging,2.4A Low Power Integrated DC-DC Pin-2-Pin w/ VL812

     VL813 4端口USB 3.0集散控制器是第三代全集成的单芯片解决方案，强调低功耗设计和行业首个集成的5V DC-DC开关稳压器。VL813提供高性能、高功率效率，并减少了整体系统BOM，使其成为移动和其他低功耗应用的理想选择。

VIA实验室的VL813集线器控制器支持更高的USB 3.0规范的传输速率，允许高达5Gbps的最大数据传输速率，或10倍的吞吐量可用的USB 2.0。除了快速传输，VL813还集成了电池充电控制器逻辑，支持USB电池充电1.2规范中的专用充电端口(DCP)和充电下游端口(CDP)功能，以及支持特殊厂商模式的睡眠模式充电功能。当连接USB电池充电兼容设备时，该设备可以比传统集线器或主机充电速度快3倍以上。CDP模式允许用户在给设备充电的同时，以与AC适配器充电相同的速率传输数据。

VIA实验室的VL813允许四个USB设备连接到主机或其他集线器上的单个下游端口。采用先进的CMOS工艺，其集成的内部USB PHY使一个上游端口和四个下游端口支持超高速传输，但也向后兼容以前的USB规格，并提供支持高速(480Mbps)，全速度(12Mbps)，和低速(1.5Mbps)的流量。VIA实验室内部的USB PHY还具有自适应均衡功能，允许在各种拓扑和信道条件下实现业界领先的信号完整性。

基于VL813的器件采用了精心设计的引脚和先进的制造工艺，可以在最紧凑的器件外壳中享受简单的布局和较低的工作温度。全边带信号引脚可用于显示电源启用，过电流，和LED状态控制。SPI接口支持外部Flash固件升级或额外的软件增强。VIA VL813采用QFN-76L绿色封装(9x9x0.85 mm)，适合小尺寸设计。通过实验室VL813-based中心设备享受完整和全面的驱动支持所有现代操作系统包括Windows、OSX,和Linux,使VL813适合独立的USB集线器,台式电脑前面板中心,车载中心,对接系统,和USB集线器复合设备包括鼠标、键盘、显示器和打印机USB设备。

  二、电路板实物图

     第一版电路板背面

   第二版电路板背面，相对第一版背面优化了MT9700电路，并将USB接口旁的10UF电容替换为100NF和100UF的陶瓷电容，使整个电路更稳定，集线器不会突然与电脑断开连接，实测是十分·稳定的，带稍微大些的负载也不会断开连接（1A以内）。

   PCB Layout推荐

    贴上元件后实物图

    加外壳之后的实物图，觉得空荡的可以在表面加个面板

    为了让指示灯看起来更有感觉，加入了导光柱，即使使用不透光的材料的外壳也能清晰的看到灯光，不过用这个材料也不错。不需要的导光柱的使用者可以直接在图上删掉四个导光柱的孔。

      检测到插入U盘、鼠标等设备后，该端口的灯光会自动进行变化（仅充电的设备，没有数据交互或者没检测到设备的情况下灯熄灭；插入键盘后，指示灯会变橙色，保持不变）

三、速度测试

     光有外壳还不行，必须得中用才行，测试集线器的速度几乎跑满U盘的速度（由于手里资源有限，U盘读写速度最快的只有这一个，因此上限目前无法测试）。第一张图是将U盘插在电脑上进行的测速，第二张图是将U盘插在集线器上进行的测速。

四、个人踩坑的点和材料购买

  材料问题：由于VL812这款芯片立创上没有货，因此在淘宝上买了两个便宜的，到货之后看着很新，但是焊出来之后发现有两个端口不能用，我开始以为是焊接的问题，又进行了多次拖焊，确保没有虚焊，依然不行。最后去看那个店下面的评论，有人遇到和我一样的问题，才怀疑是芯片可能有问题，重新换了一个新店购买了一片试试，换上之后一切功能正常。

   电容电路：第一版画出来，每个接口旁边只有一个10UF的旁路电容，虽然也能使用，但是时而会出现不稳定的情况，集线器莫名断开与电脑的连接 ，传输数据的时候突然断开连接就十分恼火，甚至无法带负载，一旦插入固态U盘都会断开连接，插CH340也会断开连接，而这样的集线器根本不敢使用；因此进行了多方面的问题排查，最后发现在接口旁加个容值更大的电容可以增加电路的稳定性，带载完全没问题，带移动硬盘的话，需要更改MT9700的SET电阻。

   焊接问题：对于VL813/VL812芯片焊接，有热风枪的推荐用热风枪焊接，芯片引脚多且密，用加热台焊接可能会由于焊锡张力作用导致芯片出现虚焊，且连锡不好拖焊（最开始自己用的加热台焊，遇到的不是连锡就是虚焊问题，处理了很久，后面换芯片的时候用的热风枪焊接，一次到位）。

  芯片购买推荐（自己用的那款）：https://item.taobao.com/item.htm?id=687709417849

  导光柱购买推荐（选12.7mm的那款）：https://item.taobao.com/item.htm?id=695151175948 

  螺栓选M3x12mm就行。

注：导光柱的安装，导光柱细的一头从外壳表面插入，粗的一头在外面，可用502等胶水固定，导光柱应与外壳表面垂直，导光效果最佳。

PCB下单层压结构一定要选择以下选项，对阻抗有一定要求

想要学习其布局布线原理可以去看立创官方的教程：

USB模块（3.0集线器） - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)

高清视频B站视频链接：【USB 3.0集线器 “炫彩版”（基于VL813/812）-哔哩哔哩】

附件附外壳和测速工具！！！