一种多功能调试工具设计方案开源
- 设计初衷
- 设计方案
- 具体实现
- HUB芯片采用沁恒微CH339W。
- TF卡功能
- 网口功能
- SPI功能
- IIC功能
- JTAG功能
- 下行USB接口
- 安路FPGA烧录器功能
- Xilinx FPGA烧录器功能
- Jlink OB功能
- 串口功能
- RS232串口
- RS485和RS422串口自适应接口
- CAN功能
- 烧录器功能
- 目前进度
- 后续计划
设计初衷
工作中由于用到的调试工具比较多，很多时候会发现接口不够用，所以设计综合多种工具，做了一个多功能的调试工具。
设计方案
实现框图如下所示。
实现的具体功能如下
1.支持Type-C和Type-B输入；
2. 支持安路CPLD、FPGA等器件烧录，JTAG接口支持外部输入或内部3.3V电压；
3. 支持ARM-Cortex M系列ARM芯片烧录，Jlink接口电压支持外部输入或内部3.3V电压；
4. 支持Xilinx、复旦微、高云、Lattice、Intel等FPGA芯片烧录，JTAG接口电压支持外部输入或内部3.3V电压；
5. 支持CAN 2.0B；
6. 支持RS422和RS485自适应；
7. 支持3路RS232接口；
8. 支持1路LVTTL（3.3）UART；
9. 支持1路可变电平UART；
10. 支持烧录SPI Flash和EEPROM；
11. 支持TF卡读卡器动能；
12. 支持1路100M以太网接口；
13. 支持一路可变电平的IIC、SPI和JTAG接口；
14. 支持1路下行USB接口；
具体实现
HUB芯片采用沁恒微CH339W。
CH339 是符合USB2.0协议规范的7端口多功能USB HUB控制器芯片，单芯片集成7口USB HUB、USB 百兆以太网、USB高速SD读卡器、USB PD和USB转SPI、USB转JTAG、USB转UART、USB转I2C接口等功能。CH339上行端口支持USB2.0高速和全速，下行端口支持USB2.0高速480Mbps、全速12Mbps和低速1.5Mbps，另有USB网卡、USB高速读卡器、USB转JTAG等多个内部直达通道。CH339支持高性能的并发处理MTT模式，采用工业级设计，外围精简，可应用于计算机和工控机主板、扩展坞、外设、嵌入式系统等场景。
TF卡功能
采用TF卡接口，可以直接进行TF卡的读写，采用TF卡转eMMC工装，可以直接烧录eMMC芯片。
网口功能
百兆网口，支持指示灯功能。
SPI功能
可变电平，电压支持外部输入或内部3.3V。
IIC功能
可变电平，电压支持外部输入或内部3.3V。
JTAG功能
可变电平，电压支持外部输入或内部3.3V。
下行USB接口
一路下行USB接口。
安路FPGA烧录器功能
具体实现参考安路开发板的图纸，具体采用一颗STM32F103C8T6实现JTAG功能，在此不详细描述。
具体电路参考安路开发板
Xilinx FPGA烧录器功能
采用FT2232H方案，也属于市面上比较常见的方案，通过烧录不同的固件，可以实现Xilinx、Intel、复旦微、lattice等FPGA的程序烧录。
其中A路实现JTAG功能，B路实现可变电平的串口功能，串口电平可以由外部电压输入。
Jlink OB功能
Jlink OB功能参考Segger官网的Jlink OB的参考图纸，固件已经烂大街了，自行搜索。
串口功能
串口芯片采用沁恒的CH344Q，CH344 是一款USB总线的转接芯片，实现USB转四个异步串口UART0/1/2/3功能，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备或者MCU直接升级到USB总线。
CH344Q特点
CH344Q为480Mbps高速USB设备接口，CH344L为12Mbps全速USB设备接口。
内置固件，仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口。
计算机端Windows操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改。
支持免安装的操作系统内置CDC类驱动程序或者多功能高速率的VCP厂商驱动程序。
硬件全双工串口，内置独立的收发缓冲区。
CH344Q支持通讯波特率1200bps～6Mbps，CH344L支持1200bps～2Mbps。
串口支持8个数据位，支持奇校验、偶校验以及无校验。
每个串口内置2048字节的接收FIFO，1024字节的发送FIFO。
支持常用的MODEM联络信号。 l 支持CTS和RTS硬件自动流控。
支持半双工，提供串口正在发送状态指示TNOW，可用于控制RS485收发切换。
支持最多16路GPIO输入输出功能。
通过外加电平转换器件，支持RS232、RS485、RS422等接口。
内置EEPROM，可配置芯片VID、PID、最大电流值、厂商和产品信息字符串等参数。
单一3.3V供电。
提供LQFP48无铅封装，兼容RoHS。
RS232串口
CH344Q的A、B和C实现3路RS232串口。
RS485和RS422串口自适应接口
CH344Q的D实现RS422和RS485自适应接口。
CAN功能
采用开源方案，支持CAN2.0B，波特率支持最大1Mbps。
烧录器功能
采用CH341A方案，也是开源的方案，不详细描述。
目前进度
目前已经完成图纸绘制及PCB绘制，BOM整理及外壳设计，可以投板了。
安装外壳之后的形态
如果有朋友对这个工具感兴趣，可私信我哦。
后续计划
设想中的这个工具应该是无线的方式，USB线缆也不再需要，可通过WIFI连接这个设备，那么此时这个工具就需要增加电池、无线等功能啦，有想法的朋友可以私信。
