FE1.1, FE2.1 или что нам стоит USB HUB построить

Лирическое отступление

Однажды возникла у меня на работе задача встроить USB HUB в уже имеющееся устройство. Первая мысль была — заказать некоторое кол-во готовых хабов у наших китайских друзей, и лишив их корпуса, впихнуть в корпус собственно конечного устройства. Но этот вариант был отметён по причине абсолютного отсутствия места, да и как то всё таки кривое решение. Тогда было решено встроить USB HUB в уже имеющеюся печатную плату. Благо места на плате для этих действий было достаточно.
Порыскав на предмет того, на основе какой микрухи можно построить USB 2.0 High Speed USB HUB, наткнулся на очень вкусные по цене микрухи FE1.1 и FE2.1, отлчие у которых только в количестве портов хаба — 4 и 7 соответственно.


Отмазки
В приведённых примерах не будет реализована защита от перегрузки по току USB порта, хотя микруха это тоже умеет. Мне это было не надо. Если вам будет интересно, то в даташите схемы даны. Всё будет рассмотрено на примере микросхемы FE1.1 (не путать с FE1.1S, хотя там тоже всё просто. FE1.1S является самой урезанной по всем параметрам в этой линейке), FE2.1 отличается только кол-вом портов.
Ну к сути.

Суть
Микросхема FE1.1 представляет из себя однокристальный USB HUB, которому для работы надо минимум деталей. А именно кварц на 12МГц, пару конденсаторов и несколько резисторов.

Возможности
  • USB 2.0 High Speed, а именно до 480Мбит в обе стороны.
  • Возможность контроля потребления USB девайсов. В зависимости от микрухи, контролирует либо каждый девайс отдельно, либо группами.
  • Встроенные стабилизаторы 1,8в и 3,3в.
  • И ещё много чего, в даташите сами сможете почитать.

Одна из приятностей данной микросхемы — цена. У наших китайских друзей на АлиЭкспрессе цена на неё начинается от 20р за шт.

Распиновка
FE1.1 выпускается в корпусах LQFP48 и QFN48, отличие в распиновке не наблюдаются.


Строим HUB

И так, заказав данные микросхемы я по быстрому набросал схему хаба, вот такую:


Как видно, микруха сама в себе, вот только между собой много ног надо соединить.
Очень важно обратить внимание на такие вещи:
  1. Подтяжка ножки XRSTJ. В даташите нет требования подтянуть эту ногу, но по факту без подтяжки хаб легко сбрасывается дуновением электромагнитных ветров.
  2. Подтяжка ножек OVCB (на некоторых микрухам этой серии называются OVCJ). Это ноги, ответственные за сигнализацию потребления девайсом слишком большого тока. Если их оставить в воздухе, то периодически HUB будет писать, что питание девайса плохое, и вам придётся хаб «передёргивать». Ноги эти можно подтянуть как по отдельности резюками 10к-100к, так и все одним резюком 10к-100к. Я лично делал и так и так, разницы в работе не заметил.
  3. Номинал резистора подтяжки ножки REXT. Он должен быть именно 2,7k, и никак иначе. С другими номиналами хаб работать отказывается.


Опыт использования

На самом деле, хаб выполненный по данной схеме работает без каких либо нареканий. На некоторых форумах я встречал описания проблем при применении хабов на данных микрухах, такие как периодический сброс хаба, и сигналы о перегрузке, но как описано выше, причину их мне вроде бы удалось найти. Девайс с хабом построенным по схеме приведённой выше работает уже больше года без нареканий.

Ещё отмазки
На самом деле как мне кажется, мало кому из электронщиков часто надо самостоятельно изготовить USB HUB. Но если задача возникла такая, вот решение дешёвое и сердитое:)
Даташит на FE1.1, FE2.1 и схематика для FE1.1 в прикрепленном архиве.

Сайт производителя
  • +9
  • 22 декабря 2015, 18:59
  • zloiMOZG
  • 1
Файлы в топике: FE1.1,FE2.1DocAnd_FE1.1SCH.zip

Комментарии (43)

RSS свернуть / развернуть
Офигенно! А главное цена! Все что я находил из этой серии было дорого глючное говно. А тут как с глюками?
+2
Ну вроде работает:) Главное это подтянуть как я описал, описанный мной ноги. И хаб работает, нареканий не вызывает. При тесте скорости передачи через хаб, подключал 1 флешку скоростную, и просто копировал данные с компа и обратно, в среднем около 28-35Мбайт/с.

Вообще 99% лежащих во всех магазинах хабов сделаны на микрухах этой серии. Видел хаб на 10 портов, так вот там сделатно так FE2.1, к её 7му порту подключена FE1.1.
Я сам об этой микрухе узнал, просто разобрав один из хабов купленных за 200р в магазине:)
0
У меня хаб на этой микре (точнее, на FE1.1S, в TSOP'е которая) не блистал стабильностью работы — отпадал при долговременной работе (сутками и неделями). Но подозреваю, не столько из-за самой микры, сколько из-за трассировки платы и поганого встроенного кабеля.
0
На таких частотах работы это не удивительно.
0
Слушай, очень круто, теперь хочу сделать мини-хабчик и встроить его в свой ноут, и подключить туда приемник мыши, чтобы сэкономить один порт. Дорожки конечно на материнке придется подрезать, надеюсь они на внешних слоях))
0
подрежь не дорожки а порт, который висит на проводах или отдельной платке (она однослойная), если такие есть.
0
Хм, сколько видел usb в ноутах — они всегда были напаяны на материнку, ни разу не встречал висящих на проводах или отдельных платах.
0
Для нынешних ноутов это довольно типично — мамки мелкие и слева, а порты с правой стороны корпуса на отдельной плате, подключенной шлейфом. Часто там же кардридеры и подобное.
0
Поищи лучше незадействованный USB внутри. Например, такой может быть на слоте Wi-Fi адаптера (если сам адаптер его не юзает), в том числе нераспаянном (я к таком вебку в ноуте подключил, собственноручно вкоряченную), или какой-нить хедер под модем или еще какую внутреннюю финтифлюшку.
Учти только, что ноут имеет металлизированный корпус и ресивер просто заэкранируется. У внутренних-то радиомодулей антенны вынесены в крышку.
0
Это долгий процесс ковыряния схем и даташитов. в портом проще.
Хоты в не без известный Asus eee900 чего только не допаивали.
Замечательный ноут. до сих пор юзается.
0
Ну уж на стандартном MiniPCIE USB находится без проблем. Остается только убедиться, что адаптер его не использует (посмотреть, разведены ли соответствующие контакты на его плате). Обычно USB-канал юзают WiFi+BT комбо, чистые WiFi адаптеры обычно висят на PCIE-канале (хотя в одном моем старом ноуте вафля USB-шная — именно поэтому пришлось паять вебку к нераспаянному слоту для TV-карты).
0
Дааа, я в свой еее900 как-раз пять лет назад впихнул целый хаб, с такой же целью, подключил 3g модем и приемник беспроводной мышки, и очень гордился собой))) Тогда еще не занимался разработкой электроники, не знал даже как транзистор работает, но чисто логически все просто же) Там отрезать, туда врезаться)
0
а как с доставаемостью не в китае?
0
  • avatar
  • xar
  • 23 декабря 2015, 09:12
Покупаешь первый попавшийся хаб и выпаиваешь)

А если серьезно — efind.ru находит несколько поставщиков, но в тех инет-магазинах, где я затариваюсь — не вижу.
0
Первый раз я её заказывал у наших поставщиков. У кого она числится покажет www.chipfind.ru (ищет именно по поставщикам в РФ). Просто в интернет магазинах она практически не встречается.
Ну в общем достать не из китая можно, и я так делал. Хотя если надо 1шт, то вариант с «достать из хаба» самый лучший :) Любой самый дешёвый хаб содержит эту микруху.
0
Мне вот все попадались с голым кристаллом, залитым соплей, по крайней мере в прозрачных корпусах. В непрозрачных же покупаешь кота в мешке…
0
Неплохо бы картинку со схемой кликабельную, или в архив к ДШ положить.
Еще вопрос: как у нее со скоростью? Реальный 2.0?
0
Схему ща добавлю в виде PDF в архиве, и по скоростям как описано в пике почти 480Мбит в обе стороны
0
Рекомендую GL850G — по-настоящему дешево и сердито!
0
Ну по цене на али те же яйца тока в профиль.
0
DIHALT довольно тепло отзывался о стабильности работы GL850. Так что при равной цене она, пожалуй, предпочтительна.
0
У FE зато распиновка удобнее, особенно если раздаваемые порты на одну сторону выводить. Да и про нее автор тоже тепло отзывается ))
+1
Я собрал несколько хабов на FE1.1s, но что-то частенько устройства сами переподключаются, использую для модемов под Asterisk, пытаюсь понять в чём может быть проблема.
0
Питание?
0
Питание беру с блока питания, даже не знаю как его обозвать, в перфорированном корпусе 5В 40А
0
А ты проверял, что там реально по питанию творится? Напряжение, пульсации, etc.
И насколько схема соответствует приведенной? Подтяжки на сброс и перегрузку установлены, как того статья рекомендует?
Со своей стороны я еще порекомендую проверить качество USB-кабеля и качество разводки линий данных USB. USB 2.0 HS очень чувствительна к этому моменту и нестабильная работа — визитная карточка плохой линии связи. У тебя, судя по фото, как минимум не выдерживается расстояние между дорожками. Я бы порекомендовал сперва развести линии DATA, а уже потом плясать со всем остальным так, чтобы не мешать им.
0

0
Фото 1
Фото 2
Фото 3
Фото 4
Извиняюсь если что не так, не удалось отредактировать предыдущее сообщение
0
Суровый аппарат. Напоминает USB-коммутатор. А зачем тебе 16 модемов одновременно?
0
их далеко не 16… Коллцентр для интернет магазина
0
А чем не подошли стандартные рыночные решения для колл-центров? Я имею в виду многоканальная линия или полноценная мини-атс.
0
дорого…
0
А есть ли у кого полный даташит или распиновка, а может схема хаба на FE2.1, хочу развести плату и собрать
0
  • avatar
  • flyko
  • 24 февраля 2016, 13:37
blog.sina.com.cn/s/blog_7f731b4d0102ux10.html
а вообще распиновка же в даташите есть www.zxkdznet.com/download/FE2.1.pdf
0
Подскажите, при разводке соблюдать главное только требования как на этой картинке? толщина, ширина и расстояние между линией данных сильно влияют на стабильность?
0
Для USB 2.0 HS — да, достаточно сильно, хотя работать будет и с некоторыми отклонениями. Кроме того, картинка не упоминает еще один важный момент — равенство линий по длине.
0
Спасибо! То есть нужно ещё и выдержать волновое сопротивление (согласно этой статьи ra4nal.qrz.ru/usb_hub.shtml)? А каким оно должно быть (лучше меньше или больше)? Про длинну проводников не знал, спасибо!
0
То есть нужно ещё и выдержать волновое сопротивление
Да. Фактически, требования сводятся к двум — выдержка волнового сопротивления и особенно отсутствие его резких скачков (это приводит к отражениям сигнала, плавные изменения на небольших расстояниях иногда необходимы — скажем, когда линия выводится на пины разъема, которые на большем расстоянии, нежели линии дифпары) и выдержка равенства длин линий дифпары. При этом выравнивание длин может приводить к нарушениям параллельности и волнового сопротивления на небольших участках.
А каким оно должно быть (лучше меньше или больше)?
По спецификации, ЕМНИП, 90 Ом. Отлонения в любую сторону одинаково нежелательны, AFAIK.
0
Спасибо, очень подробный ответ!
0
Вот еще апнот нагуглился примерно в тему.
3.1 Recommended Routing Rules of Thumb
• Route D+ and D- as 90 ohm differential pair
• Always provide a good return path (ground) for current
• Do not route over a gap in the reference plane
• Keep away from the edge of the reference plane
• Keep skew less than 400 ps
• Route D+ and D- on top layer
• Route D+ and D- as short as reasonably possible
0
Ну а считать волновое сопротивление с помощью TX-LINE просто) в общем то и замудренного ничего выходит нет. Микросхема есть, буду делать, потом отпишусь) Спасибо ещё раз!
0
в том и дело, что найти даташит на FE2.1 мне не удавалось, но уже получил и даташит и схему включения от завода производителя :)
0
Поделились бы с товарищами раз такое дело, авось кому пригодится
+1
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.