这个USB Hub不太正常：它能“看见”设备内部状态 ——解读 USB Insight Hub

你桌上肯定有一个USB Hub。甚至可能不止一个。

但你有没有遇到过这些问题：

串口设备 COM 号乱跳

不知道哪个设备对应哪个端口

板子死机，只能反复拔插

功耗异常，却完全没法定位

如果你做过嵌入式开发，这些几乎是日常。

而这个项目的核心目标就是一句话：

让USB设备“可观测、可控制、可调试”

 

 

前言

USB Insight Hub通过 USB Type-C 接口连接到计算机，并提供三个 USB 3.0 下行端口，每个端口都配备一个 1.3 英寸屏幕，用于显示连接设备的相关信息。这些信息包括操作系统枚举名称(COMx、TTYx 或驱动器号)、电压和电流。USB Insight Hub 还允许单独控制 D+/D- USB 2 数据线的激活和禁用，从而强制枚举并控制每个下行设备的电源。运行在主机上的一个小型应用程序会从操作系统中提取 USB 信息，并通过 USB 将其发送到 Hub。

 

 

密切关注用电量

USB Insight Hub 的每个端口都配备独立的电压和电流表，可实时反馈设备运行状况。这样，可以一目了然地确认一切是否正常工作，或即时检测异常情况。

为避免损坏主机并妥善处理下游设备故障，USB Insight Hub 为每个端口实施了三种高度可配置的保护措施：

短路保护：检测到下游设备发生故障，因此切断电源。

过流保护：下游设备的电流消耗超过某个阈值，因此会切断电源。

反向电流保护：防止下游设备(具有自身电源)将电流反向馈送到连接到该主机端口的其他设备，或最终馈送到主机本身。

 

 

功能与规格

USB接口

瑞萨电子的 uPD720210 提供 USB 3.0 集线器功能，支持 USB 2.0 线路(低速、全速和高速)以及 USB 3.0 线路(5 Gbps 超高速)。所有 USB 通信均以普通 USB 集线器的方式进行;不会以任何方式拦截或监控交易。

一个用于数据传输和供电的上行 USB 3.0 Type-C 端口(最高 3 A @ 5.5 V)

三个下游 USB 3.0 Type-A 端口

每个下游端口均配有独立的 USB 2.0 D+/D- 开关

可选择作为 USB 2&3 集线器(默认)、仅 USB 2 或仅 USB 3 运行。

用户界面

3块1.3英寸彩色TFT显示屏(240×240)，IPS面板，170°可视角度，250尼特亮度

3 个用于电源和数据控制的机械按钮，以及 1 个设置按钮

一个专用的锁定开关，用于控制设备整体电源

通过 Wi-Fi(AP 或客户端)提供远程 Web UI。

控制器

运行 Arduino 代码的 Espressif ESP32-S3 微控制器提供显示、计量、控制以及与主机(通过 USB 2.0)通信的功能。

STM8S003K3 用作 IO 扩展器。

主微控制器和所有辅助微控制器的编程接口

Power

一个专用的 USB Type-C 接口，可提供高达 5 A @ 5.5 V 的辅助电源。

每个下游端口均配备专用的功率和能量监测器 (PAC1943)，用于监测电流和电压，分辨率分别为 1 mA 和 1 mV (±2%)。

每个下游端口均配有独立的电源控制开关 (AP22653)，硬件电流保护可配置为 0.5、1.0、1.5 和 2.0 A。响应时间小于 6 毫秒。

软件过流保护功能可以以 1 mA 为步长进行配置，响应时间小于 20 ms。

软件反向电流保护功能可以以 1mA 为步长进行配置，响应时间小于 20 ms。

所有数据和电源输入输出均有适当的静电放电防护。

其他功能

下游端口之间的间距比大多数枢纽端口要大。

用于保护印刷电路板和显示屏的亚克力板

额外的 STEMMA QT 连接器以扩展功能

2.4GHz Wi-Fi 无线接口

框图

 

 

链接

用户手册和串口API

https://github.com/Aeriosolutions/USB-Insight-HUB/tree/main

枚举提取代理安装程序

https://github.com/Aeriosolutions/USB-Insight-HUB/releases/tag/1.0

硬件仓库

https://github.com/Aeriosolutions/USB-Insight-HUB-Hardware

固件和代理(主机)存储库

https://github.com/Aeriosolutions/USB-Insight-HUB-Software

总结

大家有其他想法或者思路可以在此基础上进行扩展~

以上文章来源于公众号：OpenFPGA