基于TUSB8041的USB 3.0集线器(含原理图和源码)-电路设计解决方案

简介：
本项目提供了一种基于TUSB8041芯片实现USB 3.0集线器的设计方案，包含详细原理图及代码资源，适用于电子工程师进行硬件开发与研究。 Dynamix 保留本作品所有权利.ALL RIGHTS RESERVED by DYNAMIX.本作品采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议进行许可。 该设计是一款符合 USB 3.0 标准的超高速分线器，具备5V快速充电特性。从原理图绘制、布线到采购和制造均由本人负责，并且用料讲究，稳定性强。秉持着开源的精神，希望通过这个简单的设计能够抛砖引玉，在分享中学习，在交流中共同进步。 此设计经过两次实物验证迭代，除了厂商不对外开放的OTP功能外实现了TUSB8041的所有其他功能。具体包括：实现 USB 3.0 集线器的功能，并向下兼容 USB 2.0；提供四个USB-A 母座 下行端口和一个USB-B 母座 上行端口，以最高近似5Gbps（SuperSpeed）的速率传输数据。设备可以通过9V~14V DC电源接口供电，所需适配器功率不低于45W；插入外部电源后，会自动从上行 Vbus 端口切换到独立供电模式。 在默认配置下，当上行端口连接时，四个下行端口支持CDP,DCP协议以最高2A@5V快速充电。未连接时，则支持ACP1/2, CDP, DCP 协议同样为最大2A@5V的快充模式；每个下行端口都设有独立限流开关，在电流超过 2A 的情况下，PC 端会收到过载通知，并可以手动复位。主芯片TUSB8041 pin-to-pin 兼容 TUSB8041A，经过验证支持 USB 3.1 Gen1 标准。 设计使用 Altium Designer 绘制原理图和 PCB 文件，在样品生产后手工焊接并调试测试电压、电流及时钟频率等参数，并对限流、过载保护等功能进行单独测试。同时对比了高速 SSD 移动硬盘在大文件传输过程中直接连接 PC 与经过 HUB 连接PC的速度变化，未发现明显差异。 设计中根据 PCB 样品生产材料规格使用 Si9000 计算差分阻抗，并应用差分对工具布线进行等长处理及保护措施以获得最佳信号完整性。本项目采用四层板材：顶层为信号、中间两层分别为地和电源，底层为低速信号。 设计中所有端口均有过流保护与静电保护功能，确保设备的安全性。参考了若干半导体生厂商关于 USB 3.0 的 Reference design ，USB 协会的 USB 3 Spec 等资料完成了该设计，并包含整个1.2版本 PCB project 文件及其 BOM、Gerber等制造相关文件。 后续所有文档更新和维护将在 Github 上呈现，四层板打样参考费用约为每十片200元。推荐高校学生在 TI.com 申请样品以供测试使用。本设计中所用TI芯片均可申请样片。该设计包含大量冗余器件，请根据实际需求添加。 此设计只考虑小量样品测试，并未经过产品化验证，存在许多制造性问题亟待解决。如有疑问或建议欢迎留言交流。