为KVM应用构建8至1 USB开关

为KVM应用构建8至1 USB开关

摘要：许多服务器需要将来自不同计算机的视频、键盘、鼠标和音频信号切换到一个前面板。本文主要关注键盘/鼠标部分，介绍了一种利用MAX4999构建8:1 USB开关的方案。在MAX4999输出放置一个集线器，该设计能够保证任何连接到集线器的设备正确地切换到一个终端。

概述

用户通常需要通过服务器背板的前面板接入数据，这就要求服务器能够在多个通道之间切换。Maxim针对这类应用设计了一系列芯片，如MAX4999，大大简化了这类应用的设计，而且更可靠。

MAX4999为单芯片解决方案，能够将多达8个USB通道复用到一个公共的USB终端，支持速率高达480Mbps (USB 2.0)。MAX4999能够处理满摆幅信号，支持低速和全速运行接口，带宽高于900MHz，可有效处理高速信号。

键盘/鼠标切换电路

虽然PS-2信号的切换也支持键盘/鼠标应用，但PS-2键盘/鼠标的市场正在萎缩。目前，USB的应用已成为市场主流，USB在键盘和鼠标应用中已经替代PS-2成为首选的标准协议。考虑到这一因素，本文将关注USB键盘/鼠标的应用。

图1所示电路能够实现8:1 USB开关，支持键盘/鼠标切换。如果USB端口在八个终端之间切换，来自八个终端的一对高频信号将连接MAX4999的公共端。USB端口有足够的带宽处理键盘、鼠标和大部分USB设备。键盘、鼠标一般工作在低速USB模式。

MAX4999只需要3位地址，另一位用于使能(EN)。通过选择3位地址，MAX4999可以选择8对信号线中的一对接入公共端。第4位连接到EN引脚，可以将器件设置在高阻态(待机模式)，此时的电流损耗≤ 3µA。电路中的DIP开关用于选择特定端口，实际应用中通常使用一个微控制器。


图1. MAX4999输出端放置一个集线器，设计保证只连通连接到集线器的终端之一。

MAX4999要求采用3.3V电源供电。假设系统提供5.0V、可输出2.0A电流的电源，或者是更高电压的电源，则将该电源通过LDO转换后为MAX4999供电，电源的最小电流还需支持集线器(4个端口)供电。处理集线器电流时须注意集线器四个端口中每个端口的电源电流限制。

结论

MAX4999单芯片能够将8个USB线对复用到一个公共端。高阻模式下，MAX4999仅消耗≤ 3µA (最大值)的静态电流，能够满足系统苛刻的功耗要求。