FTDI USB Hi-Speed Serial/Hub Module：功能強大的USB接口擴展利器

在電子設計領域，USB接口的擴展和應用一直是工程師們關注的重點。今天，我們就來深入了解一下Future Technology Devices International Ltd（FTDI）推出的基于FT4232H的USB Hi-Speed Serial/Hub Module，看看它如何為我們的設計帶來便利。

文件下載：FT-MOD-4232HUB.pdf

1. 模塊概述

1.1 功能用途

FT4232H基于的USB Hi-Speed Serial/Hub Module主要用于連接FTDI V2DIPx模塊，以擴展接口數(shù)量。不過，它的應用并不局限于此，還能作為集線器設備或FT4232H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連接器連接，一個通過DIL連接器引腳連接。同時，借助FT4232H USB Hi-Speed四端口橋接芯片處理所有USB信號和協(xié)議，模塊可輕松支持多達4個靈活的接口端口，非常適合用于快速驗證目標設計中添加USB功能的開發(fā)工作。

1.2 關鍵芯片

• GL850G USB 2.0集線器控制器：提供了一種低成本且廣泛使用的USB 2.0集線器解決方案，可提供多達4個下游USB端口。它是一個全功能解決方案，支持單獨/組合電源管理模式和雙色（綠色/琥珀色）狀態(tài)LED，還可以與外部EEPROM配合使用，用于自定義PID/VID和其他更復雜的設置。
• FT4232H：FTDI的第五代USB設備，是一款USB 2.0 Hi-Speed（480Mb/s）到UART/MPSSE的集成電路。它具有四個接口，可配置用于異步或同步串行通信，其中兩個接口可以通過MPSSE引擎獨立配置，使其能夠作為兩個UART/BitBang端口和兩個MPSSE引擎運行，可用于模擬JTAG、SPI、I2C、Bit-bang或其他同步串行模式。

2. 典型應用

2.1 具體應用場景

• FTDI V2DIPx模塊擴展：作為FTDI V2DIPx模塊的擴展模塊，可擴展其USB端口和接口數(shù)量。
• 快速USB集成：能夠快速將USB集成到現(xiàn)有的電子系統(tǒng)中。
• 原型開發(fā)平臺：為新系統(tǒng)的USB接口提供原型開發(fā)平臺。
• USB 2.0集線器：作為USB 2.0集線器設備，支持最多3個下游USB端口。
• 多端口接口轉換：實現(xiàn)USB到多端口JTAG、SPI和I2C接口的轉換，以及USB到多端口異步串行接口的轉換。

2.2 模塊特性

• 兼容性：與USB 2.0 Hi-Speed兼容，通過一個標準的Type A USB頭連接到主機。
• 通信功能：采用USB Hi-Speed FT4232H設備進行USB Serial/Bitbang通信，整個USB協(xié)議由USB模塊處理。
• 端口支持：集成USB 2.0 Hi-Speed集線器控制器，支持最多3個下游USB端口。
• 電源供應：USB集線器控制器和FT4232H由USB總線供電，無需外部電源供應，但提供外部電源輸入引腳，可用于為外部下游USB端口供電。
• 狀態(tài)指示：支持USB掛起和恢復功能，具有4個異步串行接口，包括2個獨立的MPSSE引擎，默認設置為4個RS232接口。異步串行數(shù)據(jù)傳輸速率在TTL電平下為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。配備一個雙端口USB A插座和0.1”間距的引腳頭，支持最多3個下游USB端口，下游USB端口2和3有綠色/琥珀色狀態(tài)LED，還有一個LED用于指示外部下游USB端口的電源供應情況。
• 配置存儲：板載EEPROM 93LC56用于FT4232H的配置，與UHCI / OHCI / EHCI主機控制器兼容。

2.3 驅動支持

該模塊提供免費的VIRTUAL COM PORT（VCP）驅動和D2XX Direct驅動，支持多種操作系統(tǒng)，包括Windows、Mac OS-X和Linux等。這些驅動都可以從www.ftdichip.com/FTDrivers.htm免費下載。

3. 電氣細節(jié)

3.1 連接器

模塊板上有4個連接器，分別是用于連接主機端口的USB A信號頭（CN1）、連接2個下游USB設備的雙端口USB A插座（CN2）以及兩個0.1” 18引腳頭（CN3和CN4）。CN3和CN4的引腳有不同的功能，其中只有通道A和B將所有8個數(shù)據(jù)信號引出到18引腳頭，通道C和D由于在UART通信中很多設計只使用TXD/RXD/CTS/RTS信號，因此只引出這4個數(shù)據(jù)信號，以滿足大多數(shù)應用需求。

3.2 引腳描述

3.3 狀態(tài)LED

3.4 電源供應

GL850G和FT4232H集成電路及其相關電路直接由USB總線供電，模塊電路的估計電流消耗約為100 - 300mA，具體取決于應用。下游端口2和3上的外部USB設備的最大總電流消耗為1A，如果總電流超過1A，模塊上的保險絲將斷開，此時模塊上的LED D2和D5將亮起以指示過流狀態(tài)。為連接到端口2和3的外部下游USB設備供電有兩種選擇：

• 使用USB總線電源：將5V連接到VCC_BUS（CN3，引腳3到CN3，引腳2），使用上游USB總線的電源為USB集線器的下游USB端口供電。使用這種方式時，用戶需要確保USB主機能夠為外部USB設備提供足夠的電流，同時還要滿足模塊本身的電流需求。
• 使用外部電源：將5V（CN3，引腳3）連接到外部+5V直流電源，使用外部電源為USB集線器的下游USB端口供電。同樣，用戶需要確保外部電源能夠為外部設備提供足夠的電流。

需要注意的是，在USB總線電源模式下，必須確保CN3引腳2（VCC_BUS）和CN3引腳3（5V）短接在一起；在外部電源模式下，CN3 - 2和CN3 - 3引腳應斷開連接，并且外部電源應僅連接到引腳CN3 - 3。建議在連接USB Hi-Speed Serial/Hub Module之前選擇好操作模式。

4. 機械細節(jié)

模塊的機械細節(jié)如圖所示，所有尺寸均以毫米為單位。引腳頭CN3和CN4安裝在PCB的底部，PCB下方的整體高度為11.5mm，引腳露出9.0mm，引腳為0.025英寸方形。

5. EEPROM配置

通過FT_Prog實用程序可以通過USB對FT4232H芯片的EEPROM進行重新編程，F(xiàn)T_Prog可以從http://www.ftdichip.com/Support/Utilities.htm下載。沒有自己的USB供應商ID但希望在設計中使用唯一產品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。

總的來說，F(xiàn)TDI的USB Hi-Speed Serial/Hub Module為電子工程師提供了一個功能強大、靈活且易于使用的USB接口擴展解決方案。無論是在產品開發(fā)階段還是實際應用中，它都能發(fā)揮重要作用。你在設計中是否會考慮使用這樣的模塊呢？歡迎在評論區(qū)分享你的想法。