认识元器件 · 单片机(MCU/MPU/SOC) · 实战篇1

测试板总体规划

规格书后面部分就细分到每个模块，这个结合实物测试波形比较好。所以接下来我们设计一块板子，可以测试单片机的外设，工作波形功耗等。

先总体规划一下：

原理图前的准备

接下来一个一个模块去实现，首先立个规矩不烧心。画原理图之前完成下面的事情

一般按照上面格式先写清楚，需要

1，项目信息。

2，版本信息，要有修改记录。

3，系统款图

4，电源树

5，时钟树

当然还要写项目说明书，原理图设计说明，完成后还要有单板维修手册。这些文档还有缺失的部分，我们后面补齐。

USBC 一转四（CH334R）

现在从USBC一转四开始设计，目前四个需要USB的都是USB FS接口，速率12Mbps ，可以直接在开源社区或者其他渠道找类似器件，这里我们直接选CH334R，因为好焊接，不需要外置晶振，满足需求。如下面规格书，支持12Mbps

CH334 和 CH335 是符合USB2.0 协议规范的协议规范的4端口USB HUB控制器芯片，上行端口支持全速，下行端口支持USB2.0高速480Mbps 上行端口支持USB2.0高速和 480Mbps、全速 12Mbps 和低速1.5Mbps。不但支持低成本的低成本的STT模式（单个TT分时调度4个下行端口），还支持高性能的高性能的MTT模式（4个TT各对应1个端口，并发处理并发处理）。工业级设计，外围精简，可应用于计算机和工控机主板可应用于计算机和工控机主板、外设、嵌入式系统等。

框图与内部架构

我们查看下CH334R的规格书，上面提到STT，MTT。先看下框图：

HUB控制器主要包括三大模块：Repeater、TT TT 和控制器。控制器类似MCU处理器，用于全局管理和控制用于全局管理和控制。当上行端口与下行端口速度一致时，路由逻辑会将端路由逻辑会将端口连接至Repeater，当上行端口与下行端口速度不一致时当上行端口与下行端口速度不一致时，路由逻辑会将端口连接至TT 。

TT 分为单个TT和多个TT两种，即即STT和MTT，STT是单个TT核分时调度处理USB USB 主机下发至所有下行端口的事务，MTT指多个TT并行并行，是4个TT核分别对应并实时处理一个下行端口一个下行端口的事务，因此MTT可以为各下行端口的接入设备提供接入设备提供更满的带宽，更好的支持多端口大数据量的并发传输更好的支持多端口大数据量的并发传输。

USPORT Transceiver：上行端口收发器上行端口收发器

PHY DSPORT Transceiver：下行端口收发器下行端口收发器

PHY REPEATER：HUB 中继器

TT：处理转换器。

过流检测

CH334/CH335 的过流保护分三种模式。

|---------------|---------------------------------|---------------------------------|
| 过流保护模式 | 电源控制引脚 | 过流检测采样引脚 |
| 双独立模式 | PWREN1#、PWREN2#、PWREN3#、PWREN4# | OVCUR1#、OVCUR2#、OVCUR3#、OVCUR4# |
| 整控独检模式 | PWREN#（PWREN1#） | OVCUR1#、OVCUR2#、OVCUR3#、OVCUR4# |
| GANG 整体模式（默认） | PWREN#（PWREN1#） | OVCUR#（OVCUR1#） |

对应规格书图 3-1-1、图 3-1-2、图 3-1-3。

型号支持

CH335F：双独立模式、GANG 整体模式
CH334X：双独立模式
CH334H/L：整控独检模式、GANG 整体模式
CH334U/S/F/Q：只支持 GANG 整体模式
CH334R/P、CH335P：不支持过流检测

CH334R 不在过流检测支持列表内。

本次跳过的部分

所有就不管这部分，下面是说灯的部分，CH334R也不支持跳过，EEPROM配置接口针对行业特殊需求可以代替外部EEPROM批量定制，我们不定制，跳过。供电，我们直接使用USB供电，不做其他接口，跳过。

电气参数

电气参数，这个我们要记一下，我们四个全速下行，一个高速上行，电流典型值25mA。

设计参考与原理图

下面是设计参考，这个需要我们是免晶振应用，总线供电，直接按照这个绘制原理图。

绘制的原理图：

USBC 接口 CC 线 5.1kΩ 电阻

USBC接口CC线为什么需要两个5.1K的电阻，1USB-C 接口 CC 线为什么要接两个 5.1kΩ 电阻

核心原因：正反插 + 单 CC 线缆

Type-C 最大的特点是可正反盲插，而这正是"必须接两个电阻"的根本原因。

Type-C 线缆内部只传递一根 CC 线，它接到插座的 CC1 还是 CC2，完全取决于你插入的方向。
插头正插时，插头内的 CC 线连接插座的 CC1，CC2 悬空；反插时则连接 CC2，CC1 悬空。
因此如果只在 CC1 上接一个 5.1kΩ 电阻，设备会"一半时间能用、一半时间完全没反应"，而且两个状态从外观上看毫无区别------这比完全不能用更让人困惑。

所以两个 CC 引脚必须各自接一个 5.1kΩ 下拉电阻到 GND，无论怎么插，总有一条 CC 线能完成"握手"。其中一条做连接检测，另一条带着电阻闲置等待，一旦插头翻过来，两条线的角色就互换。

这两个电阻是干什么的（Rd 的作用）

CC（Configuration Channel，配置通道）是 Type-C 区别于传统 USB-A 的核心引脚，负责连接检测、正反插方向识别、供电角色识别和 USB PD 通信。

在受电端（Sink，如手机、开发板、你的设备）上，这两个电阻叫 Rd，相当于设备的"身份证"：

充电头（Source 端）在 CC 上通过 Rp 上拉（如 56kΩ）；
你的设备通过 5.1kΩ 下拉到地，与 Rp 构成分压电路；
Source 检测 CC 电压落在 Rd 对应的窗口内（56kΩ 上拉时约 0.25V~0.61V），确认"有受电设备接入"，才开启 VBUS 输出 5V。

如果 CC 悬空，Source 检测到接近 5V 的电压，判定"无设备连接"，根本不会输出 VBUS------这就是很多 C-to-C 线插上去设备完全不充电的原因。有工程师因漏接这两颗电阻导致整批产品被国外客户退货返工。

为什么必须是 5.1kΩ，不能是别的值

5.1kΩ 是 USB-IF 规范规定的标准值，Source 通过电压区分三种状态：Ra（主动线缆，0~0.2V）、Rd（5.1kΩ，0.25V~0.61V）、开路（>2V）。5.1kΩ 正好落在 Rd 窗口中间，抗干扰裕量充足。
换成 4.7kΩ 或 10kΩ 会落在窗口边缘或范围之外，宽容的充电器能用，严格的就会识别失败。
规范允许 ±20% 容差，但实际设计建议用 ±5% 精度。

几个常见误区

|--------------------|-------------------------------------------------------------------------------|
| 误区 | 说明 |
| CC1 和 CC2 短接共用一个电阻 | ❌ 不行。两电阻并联成 2.55kΩ，超出规范窗口；且在支持 VCONN 的线缆上会把 Source 驱动的 VCONN 短路 |
| 两个电阻能要来 9V/15V 快充 | ❌ 不能。电阻只能让 Source 输出 5V，更高电压必须通过 PD 协议由专门的 PD 芯片在 CC 线上协商 |
| 两个电阻就一定能拿到 3A | 理论上可以（Source 通过 Rp 值通告电流能力：56kΩ≈默认0.5/0.9A、22kΩ≈1.5A、10kΩ≈3A），但实际取决于充电器是否遵守规范 |
| A-to-C 线也需要这两个电阻 | 不一定。A-to-C 线缆内已内置 56kΩ 上拉，电阻不是必需的 |

总结：两个 5.1kΩ 电阻是为了保证无论插头正插还是反插，Source 都能在对应的 CC 线上检测到受电设备的"身份"，从而正常输出 5V 供电------成本不到一毛钱，却是 Type-C 能否工作的关键。