RPi HUB Module：為樹莓派擴展接口的理想之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，當(dāng)我們使用樹莓派進行項目開發(fā)時，常常會遇到接口數(shù)量不足的問題。而FTDI推出的RPi HUB Module，正是為解決這一問題而生。今天，我們就來深入了解一下這款強大的擴展模塊。

文件下載：RPI-HUB-MODULE.pdf

一、模塊概述

RPi HUB Module是一款基于FT2232H的USB到UART/245FIFO/SPI/I2C/JTAG/GPIO接口擴展模塊。它主要用于連接樹莓派計算機，擴展其可訪問的接口數(shù)量，但并不局限于此應(yīng)用，還能作為集線器設(shè)備或FT2232H評估模塊使用。

該模塊配備了USB 2.0 Hi - Speed集線器芯片，支持最多三個外部下游USB端口，其中兩個通過雙USB連接器，一個通過DIL連接器引腳。同時，利用FT2232H USB Hi - Speed雙端口橋接芯片處理所有USB信號和協(xié)議，可輕松支持最多兩個靈活的接口端口，非常適合在開發(fā)過程中快速驗證將USB添加到目標設(shè)計中的功能。

二、產(chǎn)品特性

2.1 功能特性

• 高速兼容性：與USB 2.0 Hi - Speed兼容，能提供高效的數(shù)據(jù)傳輸。
• 靈活的數(shù)據(jù)傳輸速率：UART數(shù)據(jù)傳輸速率在3.3V TTL電平下從300波特到12 Mbaud，同步串行（MPSSE）數(shù)據(jù)速率在JTAG、SPI和I2C上最高可達30Mbps。
• 豐富的接口支持：一個標準USB Type A插頭用于連接主機，一個雙端口USB Type A連接器和0.1”間距的引腳頭支持最多3個下游USB端口。
• 狀態(tài)指示：下游USB端口1和2配備綠/紅狀態(tài)LED，可直觀顯示端口狀態(tài)。
• 電源管理：提供外部電源輸入連接器，為外部下游USB端口供電，并配有LED指示外部下游USB端口的電源供應(yīng)情況。
• 電源模式支持：支持USB掛起和恢復(fù)功能，默認提供兩個獨立的UART接口，所有I/O引腳均為5V安全。
• 配置存儲：板載EEPROM 93LC56用于FT2232H配置，并且與UHCI / OHCI / EHCI主機控制器兼容。

2.2 驅(qū)動支持

RPi HUB Module提供免版稅的VIRTUAL COM PORT（VCP）驅(qū)動和D2XX直接驅(qū)動（USB驅(qū)動 + DLL軟件接口），支持多種操作系統(tǒng)，包括Windows 7（32位和64位）、Windows Vista、Windows XP（32位和64位）、Windows XP Embedded、Windows CE.NET 4.2、5.0和6.0、MAC OS OS - X、Linux 2.6.32或更高版本、ARM Linux以及Android等。這些驅(qū)動都可以從www.ftdichip.com免費下載，同時也有各種第三方驅(qū)動適用于其他操作系統(tǒng)，具體信息可訪問該網(wǎng)站了解。驅(qū)動安裝說明可參考http://www.ftdichip.com/Support/Documents/InstallGuides.htm 。

三、功能概覽

RPi HUB Module的框圖清晰地展示了其信號路由方式。它將GL850G和FT2232H設(shè)備的信號路由到兩個2X12引腳、0.1”的引腳頭和一個雙端口USB Type A連接器，方便與大多數(shù)PCB引腳插座和帶狀電纜連接。

當(dāng)將FT2232H連接到樹莓派時，樹莓派操作系統(tǒng)默認包含必要的虛擬串口（VCP）驅(qū)動，可通過TTY訪問FT2232H的兩個端口。此外，F(xiàn)TDI D2XX驅(qū)動允許通過DLL訪問FT2232H，可免費下載，更多關(guān)于FTDI驅(qū)動的信息可查看http://www.ftdichip.com/Drivers/D2XX.htm 。

該模塊的主要目標應(yīng)用是作為樹莓派計算機的擴展模塊，可將樹莓派的接口擴展至最多3個USB端口或2個串行端口。更多關(guān)于樹莓派計算機的信息可訪問http://www.Raspberry - Pi pi.org/ 。

四、引腳和信號描述

4.1 模塊連接器描述

RPi HUB Module板上有4個連接器，分別為：

• CN1：USB Type A信號連接器，用于連接主機。
• CN2：雙端口USB Type A連接器，用于連接2個下游USB設(shè)備。
• CN3：+5V電源輸入，來自外部電源，為模塊供電。
• J1和J2：0.1” 2X12引腳頭。

4.2 FT2232H引腳和信號描述

FT2232H的每個信號引腳的功能取決于EEPROM配置，具體功能列表在文檔中有詳細說明。其引腳功能豐富，可根據(jù)不同的應(yīng)用場景進行靈活配置，例如可配置為異步或同步串行通信、并行FIFO接口，還能模擬JTAG、SPI、I2C等同步串行模式。

4.3 模塊引腳和信號描述

J1和J2引腳的詳細描述也在文檔中給出。在大多數(shù)情況下，F(xiàn)T2232H引腳直接連接到J1或J2上的相關(guān)引腳。此外，F(xiàn)T2232H Hub - I/O上還有幾個LED用于指示電源和USB集線器端口的狀態(tài)，如黃色的POWER LED指示下游USB端口的電源是否激活，紅色和綠色的PORT1、PORT2 LED分別指示下游USB端口1和2的過流狀態(tài)和枚舉狀態(tài)。

五、供電指南

當(dāng)RPi HUB Module連接到樹莓派板時，必須由外部+5V電源供電。樹莓派板可以通過將P1 - 02引腳連接到RPi HUB Module上的J2 - 24引腳來供電。由于樹莓派在USB連接器的電源線上使用了140mA的保險絲，該保險絲無法提供足夠的電流來為RPi HUB Module供電。

對于其他主機設(shè)備，如PC或筆記本電腦，可以使用USB總線供電配置。要啟用外部電源供應(yīng)功能，需將跳線JP1和JP2切換到SELF位置，即兩個跳線的引腳2和3短路。下游端口1和2上的外部USB設(shè)備消耗的最大總電流為1A，如果總電流超過1A，RPi HUB Module上的保險絲將斷開USB下游端口的電源，此時模塊上的PORT1和PORT2 LED將亮起紅色以指示過流狀態(tài)。當(dāng)由USB總線供電時，模塊上電路消耗的估計電流在100 - 300mA之間，具體取決于應(yīng)用，用戶應(yīng)確保主機能夠通過USB端口提供此電流。

六、機械細節(jié)

RPi HUB Module的機械尺寸圖顯示了其詳細的尺寸信息，所有尺寸單位為毫米。J1和J2引腳頭安裝在PCB頂部，整體高度為10.8mm，引腳露出5.3mm，引腳為0.025英寸方形。

七、原理圖

文檔中提供了RPi HUB Module的原理圖，分為兩部分。原理圖展示了模塊的電源配置、芯片連接等詳細信息，對于電子工程師進行電路分析和設(shè)計具有重要參考價值。

八、聯(lián)系信息

FTDI在全球多個地區(qū)設(shè)有辦公室，包括英國格拉斯哥的總部、美國俄勒岡州希爾斯伯勒的分公司、中國臺北和上海的分公司等。用戶可以通過提供的電話號碼、傳真號碼和電子郵件地址與相應(yīng)地區(qū)的辦公室聯(lián)系，獲取銷售、技術(shù)支持等方面的幫助。此外，還可以訪問FTDI的網(wǎng)站http://ftdichip.com ，了解更多產(chǎn)品信息和銷售網(wǎng)絡(luò)信息。

九、EEPROM配置

RPi HUB Module使用的EEPROM包含F(xiàn)T2232H的USB配置描述符。當(dāng)模塊插入PC或進行USB復(fù)位時，PC將讀取這些描述符。默認存儲在EEPROM中的值包括USB供應(yīng)商ID（VID）、產(chǎn)品ID（PID）、序列號等信息。用戶可以使用FT_Prog實用程序通過USB對FT2232H芯片的EEPROM進行重新編程，該程序可從http://www.ftdichip.com/Support/Utilities.htm 下載。沒有自己的USB供應(yīng)商ID但希望在設(shè)計中使用唯一產(chǎn)品ID的用戶，可以向FTDI申請免費的唯一PID塊，可聯(lián)系FTDI支持獲取此服務(wù)。

總的來說，RPi HUB Module為樹莓派用戶提供了一種便捷、高效的接口擴展解決方案。無論是在開發(fā)過程中快速驗證功能，還是在實際項目中滿足接口需求，它都能發(fā)揮重要作用。各位電子工程師在使用樹莓派進行項目開發(fā)時，不妨考慮一下這款優(yōu)秀的擴展模塊。你在使用類似擴展模塊時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。