RPi HUB Module：为树莓派扩展接口的理想之选

在电子设计领域，当我们使用树莓派进行项目开发时，常常会遇到接口数量不足的问题。而FTDI推出的RPi HUB Module，正是为解决这一问题而生。今天，我们就来深入了解一下这款强大的扩展模块。

文件下载：RPI-HUB-MODULE.pdf

一、模块概述

RPi HUB Module是一款基于FT2232H的USB到UART/245FIFO/SPI/I2C/JTAG/GPIO接口扩展模块。它主要用于连接树莓派计算机，扩展其可访问的接口数量，但并不局限于此应用，还能作为集线器设备或FT2232H评估模块使用。

该模块配备了USB 2.0 Hi - Speed集线器芯片，支持最多三个外部下游USB端口，其中两个通过双USB连接器，一个通过DIL连接器引脚。同时，利用FT2232H USB Hi - Speed双端口桥接芯片处理所有USB信号和协议，可轻松支持最多两个灵活的接口端口，非常适合在开发过程中快速验证将USB添加到目标设计中的功能。

二、产品特性

2.1 功能特性

• 高速兼容性：与USB 2.0 Hi - Speed兼容，能提供高效的数据传输。
• 灵活的数据传输速率：UART数据传输速率在3.3V TTL电平下从300波特到12 Mbaud，同步串行（MPSSE）数据速率在JTAG、SPI和I2C上最高可达30Mbps。
• 丰富的接口支持：一个标准USB Type A插头用于连接主机，一个双端口USB Type A连接器和0.1”间距的引脚头支持最多3个下游USB端口。
• 状态指示：下游USB端口1和2配备绿/红状态LED，可直观显示端口状态。
• 电源管理：提供外部电源输入连接器，为外部下游USB端口供电，并配有LED指示外部下游USB端口的电源供应情况。
• 电源模式支持：支持USB挂起和恢复功能，默认提供两个独立的UART接口，所有I/O引脚均为5V安全。
• 配置存储：板载EEPROM 93LC56用于FT2232H配置，并且与UHCI / OHCI / EHCI主机控制器兼容。

2.2 驱动支持

RPi HUB Module提供免版税的VIRTUAL COM PORT（VCP）驱动和D2XX直接驱动（USB驱动 + DLL软件接口），支持多种操作系统，包括Windows 7（32位和64位）、Windows Vista、Windows XP（32位和64位）、Windows XP Embedded、Windows CE.NET 4.2、5.0和6.0、MAC OS OS - X、Linux 2.6.32或更高版本、ARM Linux以及Android等。这些驱动都可以从www.ftdichip.com免费下载，同时也有各种第三方驱动适用于其他操作系统，具体信息可访问该网站了解。驱动安装说明可参考http://www.ftdichip.com/Support/Documents/InstallGuides.htm 。

三、功能概览

RPi HUB Module的框图清晰地展示了其信号路由方式。它将GL850G和FT2232H设备的信号路由到两个2X12引脚、0.1”的引脚头和一个双端口USB Type A连接器，方便与大多数PCB引脚插座和带状电缆连接。

当将FT2232H连接到树莓派时，树莓派操作系统默认包含必要的虚拟串口（VCP）驱动，可通过TTY访问FT2232H的两个端口。此外，FTDI D2XX驱动允许通过DLL访问FT2232H，可免费下载，更多关于FTDI驱动的信息可查看http://www.ftdichip.com/Drivers/D2XX.htm 。

该模块的主要目标应用是作为树莓派计算机的扩展模块，可将树莓派的接口扩展至最多3个USB端口或2个串行端口。更多关于树莓派计算机的信息可访问http://www.Raspberry - Pi pi.org/ 。

四、引脚和信号描述

4.1 模块连接器描述

RPi HUB Module板上有4个连接器，分别为：

• CN1：USB Type A信号连接器，用于连接主机。
• CN2：双端口USB Type A连接器，用于连接2个下游USB设备。
• CN3：+5V电源输入，来自外部电源，为模块供电。
• J1和J2：0.1” 2X12引脚头。

4.2 FT2232H引脚和信号描述

FT2232H的每个信号引脚的功能取决于EEPROM配置，具体功能列表在文档中有详细说明。其引脚功能丰富，可根据不同的应用场景进行灵活配置，例如可配置为异步或同步串行通信、并行FIFO接口，还能模拟JTAG、SPI、I2C等同步串行模式。

4.3 模块引脚和信号描述

J1和J2引脚的详细描述也在文档中给出。在大多数情况下，FT2232H引脚直接连接到J1或J2上的相关引脚。此外，FT2232H Hub - I/O上还有几个LED用于指示电源和USB集线器端口的状态，如黄色的POWER LED指示下游USB端口的电源是否激活，红色和绿色的PORT1、PORT2 LED分别指示下游USB端口1和2的过流状态和枚举状态。

五、供电指南

当RPi HUB Module连接到树莓派板时，必须由外部+5V电源供电。树莓派板可以通过将P1 - 02引脚连接到RPi HUB Module上的J2 - 24引脚来供电。由于树莓派在USB连接器的电源线上使用了140mA的保险丝，该保险丝无法提供足够的电流来为RPi HUB Module供电。

对于其他主机设备，如PC或笔记本电脑，可以使用USB总线供电配置。要启用外部电源供应功能，需将跳线JP1和JP2切换到SELF位置，即两个跳线的引脚2和3短路。下游端口1和2上的外部USB设备消耗的最大总电流为1A，如果总电流超过1A，RPi HUB Module上的保险丝将断开USB下游端口的电源，此时模块上的PORT1和PORT2 LED将亮起红色以指示过流状态。当由USB总线供电时，模块上电路消耗的估计电流在100 - 300mA之间，具体取决于应用，用户应确保主机能够通过USB端口提供此电流。

六、机械细节

RPi HUB Module的机械尺寸图显示了其详细的尺寸信息，所有尺寸单位为毫米。J1和J2引脚头安装在PCB顶部，整体高度为10.8mm，引脚露出5.3mm，引脚为0.025英寸方形。

七、原理图

文档中提供了RPi HUB Module的原理图，分为两部分。原理图展示了模块的电源配置、芯片连接等详细信息，对于电子工程师进行电路分析和设计具有重要参考价值。

八、联系信息

FTDI在全球多个地区设有办公室，包括英国格拉斯哥的总部、美国俄勒冈州希尔斯伯勒的分公司、中国台北和上海的分公司等。用户可以通过提供的电话号码、传真号码和电子邮件地址与相应地区的办公室联系，获取销售、技术支持等方面的帮助。此外，还可以访问FTDI的网站http://ftdichip.com ，了解更多产品信息和销售网络信息。

九、EEPROM配置

RPi HUB Module使用的EEPROM包含FT2232H的USB配置描述符。当模块插入PC或进行USB复位时，PC将读取这些描述符。默认存储在EEPROM中的值包括USB供应商ID（VID）、产品ID（PID）、序列号等信息。用户可以使用FT_Prog实用程序通过USB对FT2232H芯片的EEPROM进行重新编程，该程序可从http://www.ftdichip.com/Support/Utilities.htm 下载。没有自己的USB供应商ID但希望在设计中使用唯一产品ID的用户，可以向FTDI申请免费的唯一PID块，可联系FTDI支持获取此服务。

总的来说，RPi HUB Module为树莓派用户提供了一种便捷、高效的接口扩展解决方案。无论是在开发过程中快速验证功能，还是在实际项目中满足接口需求，它都能发挥重要作用。各位电子工程师在使用树莓派进行项目开发时，不妨考虑一下这款优秀的扩展模块。你在使用类似扩展模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。