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在相当长一段时间里，玩电子 DIY 的时候我用的 USB Hub 都是之前用 CH334R 做的一个 4 位 USB 2.0 Hub（见 听人劝吃饱饭，试试CH334R来做USB 2.0 Hub），不过逐渐发现常规 USB Hub 一些不方便的地方，特别是在调试一些设备的时候，需要拔插 USB 连接，一手要按住 BOOT 按钮，一手要拔插 USB 基本上不太现实。
因此就想着再做一些更符合自己需求的、更方便辅助电子 DIY 的 USB Hub。
项目介绍
为了更好地辅助电子 DIY 中的调试工作，先列举一下痛点：
- 需要自带 UART 调试接口，这样可以省掉一个 USB 转串口工具。虽然一些 MCU 也可以通过 USB CDC 进行调试日志输出，但是在 RESET 的时候，USB CDC 会断开连接，不如硬件 UART 可以持续保持连接，从启动时就观察日志输出。
- 上位机 USB 及下游 USB 均可以独立控制电源，并且是容易操作的方式，从而在进入刷机模式时，可以单手完成 MCU 的断电、上电操作。
- 可以监控 USB 每一路的电流消耗，这样在测试时也可以大概预估项目的功耗水平，也不需要额外连接万用表来检测，要在 USB 中间插入万用表连接也不是特别方便。
在知道要解决什么问题之后，剩下的就是找一找什么芯片适合解决这些问题了。
在熟悉的厂家产品列表找了找，最终定位到沁恒的 CH339 这款 USB Hub 芯片，从官网介绍来看，足以满足我这些需求了。
对于独立电源控制，使用 PMOS + 自锁开关就可以比较方便地处理了，单手就可以按下和释放。
电流检测就简单了，直接串联一个采样电阻，本来用驱动屏幕的 MCU 的 ADC 采样就行了，但是刚好以前玩过一个四路 ADC 芯片 ADS1115 还有剩，16bit 分辨率也高，可以精确到 1mA，就选它了。
硬件选型
- 主控 USB Hub 芯片：沁恒 CH339W，一款 7 端口多功能 USB HUB
- 主控 MCU：沁恒 CH32V006，32 位 RISC-V MCU，65KB Flash，8KB RAM
- 电流检测芯片：TI ADS1115，4 路 16 位 ADC
- USB 过流保护：沁恒 CH217
- 屏幕：0.96 寸 TFT LCD 模块，SPI 驱动，分辨率 160x80
- 电源控制：AO3401 PMOS
CH339W
官网网站： https://www.wch.cn/products/CH339.html
CH339 是符合 USB 2.0 协议规范的 7 端口多功能 USB HUB 控制器芯片，单芯片集成 7 口 USB HUB、USB 百兆以太网、USB 高速 SD 读卡器、USB PD 和 USB 转 SPI、USB 转 JTAG、USB 转 UART、USB转 I2C 接口等功能。
这里主要是用 CH339 的 USB Hub 以及串口、JTAG、SPI、I2C 功能，只能说，CH339 功能太丰富了，以至于我只发挥了它不到一半的能力 😂，一般 4 路 USB 也够用了，像读卡器、百兆以太网没有加进来，一方面平时不太用得到，另外一方面也节省一点 PCB 布线压力 🙈。
CH32V006
官方网站： https://www.wch.cn/products/CH32V006.html
我原来用了相当长一段时间的 CH32V003，但是受制于 Flash 和 RAM 大小的限制，只能驱动 OLED，后来发现 CH32V006，就马上觉得这个更适合我，只比 CH32V003 贵一点点，8 毛的单价，但是提供了 65KB Flash 的 8KB RAM，因此之前就尝试了一下来驱动彩色液晶屏（见 不到 1 元，64K Flash + 8K RAM：CH32V006 直驱彩色 TFT LCD，100 FPS 无压力）。
另外 CH32V006 的 MSOP-20 封装和 CH32V003 是可以 Pin to Pin 替换的，原理图设计的时候，我也是直接照搬之前的了 🙈。
原理图
硬件部分一如既往的使用立创 EDA 进行项目开发。
这个项目本身不是很复杂，主要是外设比较多，CH339 相关部分直接参考官方应用例程就可以了。
CH32V006 部分也没什么复杂的，主要就是将 SPI 连接到 TFT LCD 上，原理图部分就直接从之前 LCD 测试项目中复制过来了。
在最开始的版本中，下游 USB 口还搞错了一次，只将 GND 连接到了采样电阻上，SHELL 直接接地了，忘记了通常在设备端，SHELL 也是跟电源地连接在一起的，因此第一版完全没能测量出电流来。
PCB 布线
这次因为有比较多的元件，并且有大量外部接口，CH339W 包括 4 路 USB 2.0，以及 JTAG、UART、SPI、I2C，因此选择了 4 层板来进行布线，空间上可以稍微宽裕一点。
PCB 布线
四层板布线还是比较宽裕的，USB 信号走了底层，顶层主要是 JTAG、UART 接口等走线，1 层走了电源。
另外反正自用，为了省事，就没加 TVS 相关的保护电路 🙈。
PCB 渲染图
元件布局确定好，拉线拉完，就可以看看 PCB 的 3D 渲染效果图了。
PCB 焊接
在嘉立创打样 PCB 到手之后，就可以焊接了，使用牛皮纸钢网刷锡膏（见 将节省进行到底，使用激光雕刻机和牛皮纸 DIY SMT 钢网），和加热台来完成贴片元件的焊接。
这次换了瓶新的锡膏，效果好多了，使用牛皮纸钢网，CH339W 的 QFN 也能一次焊接成功，可以看到焊点还是挺规整的，测试下来也是全部都正确焊接上了。
看样子锡膏如果不放在冰箱，还是得常买常新，省得每次焊接引脚密集的元件还得用电铬铁补焊 🙈。
固件测试
最后把 0.96 寸屏幕模块插上，给 CH32V006 刷入固件，屏幕正确显示了 4 个 USB 接口的电流就没有问题了～
外壳模型
外壳使用了经典三明治结构，底壳通过自攻螺丝穿过 PCB，固定在上壳上。
因为整体布局比较紧凑，螺丝孔都没有对称排列了 🙈。
另外后面想了想，搞了个双色的电源切换按钮，可以方便地看出按键是按下还是弹起状态 😃。
实测演示
这里使用 CH339 Hub 连接了一个双口的 ESP32-S3 开发板，可以看到在单手举手机拍摄的情况下，另外一个手可以很方便地控制电源开关，并且屏幕可以显示两路电流。
视频
另外 CH339 自带的串口可以直接在串口调试工具中看到，就不额外演示了，和 CH340 转串口一样，这个在 macOS 上也是免驱的，可以直接使用。
项目开源
整个项目都已经开源了，硬件部分在立创开源平台，外壳在拓竹 MakerWorld，可以通过下面的链接查看。
硬件： https://oshwhub.com/wandaeda/ch339-electronic-diy-development/
外壳： https://makerworld.com.cn/zh/models/1775912-ch339-usb-hub-wai-ke
如果硬件项目打不开，可能在审核当中，可以过段时间再尝试。
小结
只能说，得益于 CH339 丰富的功能，用这个芯片做这个 USB Hub 就已经预告完成了一半，剩下的就是简单的使用 CH32V006 通过 SPI 驱动屏幕进行显示了，得益于更大的 Flash 和 SRAM，在屏幕模块价格差不多的情况下，以后 DIY 可以进入彩屏时代了 😃。
现在这个 USB Hub，应该可以支撑相当长一段时间的电子 DIY 工作了～
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