Muti-HUB 多功能调试HUB

一、项目简介

Muti - HUB 旨在打造一个集多种功能于一体的硬件平台，通过合理的硬件设计与芯片选型，实现 USB 扩展、串口通信、TF 读卡、芯片调试等多种功能，为开发者提供便捷、高效的硬件支持，简化开发流程，降低开发成本，提高项目开发效率。

二、应用场景

适用于嵌入式开发、工业控制、数据采集、设备调试、物联网项目等领域，可满足多种硬件通信与调试需求。

三、项目概述

本项目采用 HUB 芯片 SL 2.1A 对 USB 进行 4 路扩展，以实现多种功能。其中一路 USB 通过 GL823K 芯片制作为 TF 读卡器，可方便地读取 TF 卡中的数据，满足数据存储与读取需求；一路 USB 通过 CH342F 芯片转换为 2 路串口，其中一路为 TTL 串口，该串口 IO 支持独立供电，通过单刀双掷的拨动开关可选择使用板载 3.3V 电平或外部输入电平（支持 5V、3.3V、2.5V、1.8V），波特率支持 50bps - 3Mbps，还支持常用的 MODEM 联络信号 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS，可满足不同设备的串口通信需求；另一路串口通过 485 芯片转换成 RS - 485，用于 485 设备的通信调试，在工业控制等领域具有广泛应用；一路 USB 使用沁恒的 CH32V305FBP6 制作了一个 WCH - LinkE，支持 RISC - V 模式、ARM - SWD 模式和 ARM - JTAG 模式，可用于 Cortex - M 系列及沁恒 RISC - V 内核的芯片调试，还可通过修改固件实现高速 USB 2.0 转 JTAG 接口，支持四线连接（TMS、TCK、TDI、TDO），为计算机扩展 JTAG 接口，操作 CPU、DSP、FPGA、CPLD 等器件；剩余的一路 USB 作为预留 USB 通过 USB - A 母座引出，方便后续功能扩展或连接其他 USB 设备。在供电方面，系统使用两个 USB - C 口，一个用于通信和供电，另外一个专门用于供电，当数据口供电不足时，可向供电口接入大功率电源适配器，此时系统会自动切换到适配器供电，确保系统稳定运行。此外，板子上对 USB 接口、485 接口、TTL 串口等外部接口，添加了 ESD 器件进行静电防护，有效提高系统的可靠性和稳定性。

四、项目参数

• USB 扩展 ：采用 HUB 芯片 SL 2.1A 实现 4 路 USB 扩展，支持 USB 2.0 标准，传输速率可达 480Mbps（具体速率视实际使用情况和设备性能而定），可满足一般数据传输需求。
• TTL 串口 ：
• 波特率范围为 50bps - 3Mbps，可适应不同速率的串口通信设备。
• 支持的电平包括 5V、3.3V、2.5V、1.8V（通过拨动开关选择]），方便与不同电平标准的设备连接。
• 支持常用的 MODEM 联络信号 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS（可用于实现更复杂的串口通信控制）。
• RS - 485 ：采用 485 芯片实现 USB 转 RS - 485 功能，符合 RS - 485 标准，具有TVS、自恢复保险保护，抗干扰能力强，适用于工业现场等复杂环境的通信。
• TF 读卡器 ：读取速度根据 TF 卡的性能和 USB 接口的传输速率而定，一般可满足日常数据存储与读取需求。
• WCH - LinkE ：
• 支持 RISC - V 模式、ARM - SWD 模式和 ARM - JTAG 模式，可兼容多种芯片的调试需求。
• 通过修改固件可实现高速 USB 2.0 转 JTAG 接口，支持四线连接（TMS、TCK、TDI、TDO）。

五、使用说明

1. 硬件连接 ：首先，将 Muti - HUB 通过 USB - C 口连接到计算机，确保连接牢固，避免松动导致接触不良，确保供电正常。然后，根据实际需求连接相应的外设，如将 TF 卡插入 TF 读卡器插槽（注意 TF 卡的正反方向，避免插反损坏卡或设备），将串口设备连接到 TTL 串口接口（检查串口设备的电平标准，正确选择板载或外部供电电平），将 485 设备连接到 RS - 485 接口。WCH-LinkE在使用是可通过上位机软件对Link模式进行设置，选择是RISC-V模式还是ARM模式，也可以在上电前按住“Mode_SW"然后进行上电，进行上电切换模式。在连接过程中，注意各接口的引脚定义和电平标准，确保连接正确无误。
2. 固件烧录：WCH-LinkE 是由 CH32V305FBP6 这个单片机制作的，为此在使用前需要对其进行程序烧录，这里就需要手里提前有一个可以给 CH32V305FBP6 烧录程序的仿真器，然后将仿真器的SWCLK和SWDIO与Muti-HUB的SWCLK、SWDIO对应连接，然后使用WCH-LinkUtility进行固件烧录，使用的固件在WCH-LinkUtility目录中的Firmware_Link文件夹内。
3. 软件配置 ：调试器上有两个功能需要进行驱动的安装
4. 串口功能，安装附件中的VCP驱动，如果之前安装过 CH9140 的驱动也可以。
5. 调试器功能：如果之前有安装MounRiver Studio可直接使用，否则需要安装附件 WCH-LinkUtility.zip 中 Drv_Link 里的驱动程序。
6. 功能调试 ：在完成硬件连接和软件配置后，即可对各个功能模块进行调试。对于 TTL 串口，可通过串口调试助手发送和接收数据，测试串口通信的连通性和稳定性，检查 MODEM 联络信号是否正常工作。对于 RS - 485，可使用 485 通信调试软件或串口调试助手与 485 设备进行通信，测试通信距离、通信速率和数据传输的准确性。对于 TF 读卡器，可在计算机上对 TF 卡进行文件的读写操作，检查文件的完整性和存储容量是否正常。对于 WCH - LinkE，可在调试软件中进行芯片的程序下载、断点设置、单步执行、变量查看等调试操作，确保芯片的调试功能正常。

六、备注

• 供电注意事项 ： Muti - HUB 设计了双 USB - C 口供电，并添加了过流保护，但使用时还是要注意避免使用非5V输出的USB对板子进行供电，避免过压或过流损坏设备。
• 接口保护 ：板子上对 USB 接口、485 接口、TTL 串口等外部接口添加了 ESD 器件进行静电防护，但在实际使用中，仍需注意避免静电积累和放电，特别是在干燥的环境中，操作人员应佩戴防静电手环等防护设备或为其添加一个外壳，防止静电对设备造成损坏。
• 驱动问题 ：串口驱动使用附件中的VCP驱动，功能更齐全，支持全功能串口、硬件流控、USB参数配置等功能、支持高波特率下持续稳定传输。

七、测试视频

视频中展示了产品原设计的基本功能：

• 串口通信
• 485通信
• 仿真功能
• 读卡器功能

Muti-HUB制作说明

1. 该项目需要一定的动手能力，请务必通读全部资料后，评估自身的时间等条件是否满足，再下单开始制作；
2. 由于空间限制，顶层少量器件丝印未标出，手工焊接请结合附件中的顶层装配文件焊接制作；
3. 调试器芯片需要一个额外的WCH-Link对其进行固件烧录，请悉知。