CH9338 双主机共享的切换链路时序与跨系统落地要点

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ycex 发表于 2026-11-2 11:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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两台主机共用一套外设,难点不在把线接通,而在切换发生后系统各层能否同步收敛。CH9338 是符合 USB2.0 规范的高速对拷控制芯片,提供两个上行端口与集成三个下行端口的双侧 HUB。本文不罗列资源表,而从切换时序构成与跨系统落地的约束切入。

切换动作的分层时序构成

切换在系统里是一串串行事件:焦点判定、IO2 电平翻转、P1_LOC 与 P2_LOC 跟随、模拟开关翻转差分通道、下行口归属重分配,而后才是主机侧重新枚举与驱动加载。前几步在毫秒量级,主机侧枚举耗时随系统而异,往往高出一到两个数量级。评估切换体验应把两段分开计量,否则易把枚举慢误判为芯片响应慢。芯片自身的时序边界有明确值:上电复位延时约 25mS,外部复位脉宽需大于 4uS。

端口归属的动态分配

三个下行口可任意分配给 PC1 或 PC2,由上位机发切换命令完成,无需插拔。与整组迁移不同,这里支持逐端口独立归属,会出现 1# 跟 PC1、2# 跟 PC2 的混合态,共享策略要按端口粒度设计。上行侧的 PC1_DET 与 PC2_DET 实时检测两台主机的端口电压,内置约 40K 弱下拉,高于 2.0V 判连接、低于 0.8V 判断开,决定未接入一侧的下行口该保持还是释放。PC1_LED 与 PC2_LED 低电平表示已连接,在共享切换模式下以 400mS 周期翻转,用闪烁指示焦点位置。

键鼠共享的模拟通道与跨屏判定

芯片在两台主机上各模拟一套键盘鼠标,配合上位机实现共享键鼠。跨屏自动切换依据光标位置判定,手动切换由键鼠按键触发。IO2 输出的焦点电平可直接接入视频切换芯片的控制脚,让画面跟随键鼠一同切换,这是 KVM 方案的常见接法。需注意:模拟出的 HID 设备与物理键鼠会在同一系统内共存,枚举顺序与焦点判定逻辑不统一时,现场表现为切换抖动或键鼠短暂失灵。

数据对拷通道与双向透传

两个上行口之间还承担数据对拷:一台主机下传的数据由芯片上传至对端,构成对拷线能力。这条路径依赖厂商驱动与上位机配合,与共享通道共用 480Mbps 上行带宽。若三个下行口同时满速传输,留给对拷的带宽要在设计阶段分配,不能等实测才发现互相挤占。芯片另有一条双向数据透传通道可用于功能扩展与定制开发,这也是它与普通 HUB 芯片的分界。

CD-ROM 载体与免驱安装路径

共享与对拷依赖主机侧软件,落地由硬件承担:外挂 SPI FLASH 存放驱动与上位机,芯片在两台主机上各模拟一个 CD-ROM 光驱,双击光盘图标即可安装,无需外部介质。这里有一处必须在原理图阶段定下来的复用:SCS 在上电时兼作 17 脚功能的配置采样脚,内部约 40K 弱上拉,外部无强下拉时 17 脚为外部复位 RESET#,存在强下拉时才成为可拓展下行口的电源控制脚。既需要外部复位又要保留三个下行口的产品,这一取舍在投板后无法补救。

控制管理接口的两种模式

IO1 与 IO2 上电时按是否有强下拉电阻决定工作模式。模式一为 I2C 从机,地址 0xA0,支持块读与块写,外部主控可查询主机连接与睡眠状态、切换下行口位置、开关共享通道;模式二为共享切换,IO1 作按键检测输入、IO2 作焦点位置输出。两者只能取其一,选型时应先确定产品是受外部 MCU 调度,还是独立成键鼠切换器;确定后还要保证配置电阻在上电采样窗口内稳定。接口电平按 3.3V 判定,低门限 0.8V、高门限 2.0V,内部上下拉等效电阻 30~55KΩ,长线走线时要注意分压影响。

供电域隔离、级联拓展与验证

双上行结构必然带来电源倒灌:一个上行的 USB 电源可能向另一上行口反灌。参考设计在两路上行 VBUS 串入理想二极管,300mA 负载下肖特基压降约 0.3V,理想二极管约 0.05V,差距直接反映到下行口输出电压。自供电与总线供电可并存,配电由 CH217K 承担,PWREN# 低电平使能、OVCUR# 低电平过流,限流门限由 ISET 电阻设定,参考值 24K,FLAG# 可上报过流与过温。需拓展 USB3.0 下行口时,可级联 USB3.0 HUB 芯片、超高速模拟开关与电源开关,由 P1_LOC、P2_LOC 提供跟随切换的位置信号,P1_PWR 提供电源控制。

供电侧有三个常被引用的值:VDD33 为 3.2~3.4V,两路输入脚各配 0.1uF;1.2V 内核的模拟与数字电源分别配 1uF 与 0.1uF;低压复位门限典型 2.9V。时钟用 25MHz 晶体,内部 PLL 倍频至 480MHz 供 USB PHY 使用。电流方面,上行与三个下行口均为高速时 90mA,全速且只接一个下行口时 33mA,自供电与总线供电的账要分开算。PCB 上 PC_VBUS、DEV_VBUS 与地路径应尽量加宽,过孔建议多孔并联。USB 信号引脚 ESD 耐压 6KV,其余引脚 2KV,外部 ESD 器件 VCC 接 3.3V,QFN32 的 0 号底板须接 GND。

把上述内容固化成验收项,方案才算闭环:切换后两侧枚举是否在预期时间内恢复,对拷通道在下行口被占用时的实际吞吐,以及各系统下的驱动加载结果。进入批量后,变量往往不在芯片本身,而在配套资源完整度:上位机与驱动的版本对应关系、SPI FLASH 烧录治具、级联 USB3.0 时的信号完整性复测,都需要有人跟进。深圳市潜创微科技有限公司专注接口互联与音视频方案,围绕该类接口芯片整理了规格手册与原理图、PCB 层面的参考设计资料。对小批量试用后直接转产的团队,这类配合能省下复测时间。

CH9338 把端口归属、共享通道与供电隔离收进同一颗芯片,而方案能否站得住,取决于上电复用取舍、带宽分配与枚举时序这些易被忽略的环节是否被提前量化。
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