带电流保护的多功能桌面拓展坞

该拓展坞专为调试而设计，作为调试设备用的拓展坞，通常使用的stlink，dap ttl等速率不需要很快，使用usb2.0能应付大多数情况，为了预防调试过程中调试设备产生的大电流会导致电脑的usb接口烧坏，故在每个usb接口出加入电流和电压监测，在达到设定阈值时能自动切断电源，该拓展坞还搭载辅助电源，使用辅助电源时能提供至多5A的总电流，另外还板载了一个stlink v2 以及一个ttl转usb方便调试，还板载了正点原子的lora与HC-14lora用于无线调试。

设计初衷

本项目想法是由于我在调车的过程中，或者调试其他设备时常常会用到lora作为数据回传的模块，电脑上经常要插一个ttl+lora非常的麻烦，所以把常用的lora集成在了拓展坞中，分别是正点原子的lora和hc-14。另外在调试板子时stlink也是非常常用的工具，所以也将一个stlink v2集成到了拓展坞中，在调试时难免会遇到短路或者过流的情况，虽然说电脑的usb大多有保护，但也不一定每次都能保证usb口不被烧掉，所以我在设计的时候给每一个usb口加了一个电流检测芯片，能实现过流自动切断从而保护电脑usb口

硬件选型及功能实现

usb拓展坞方面选择了最常用的SL2.1A，电流监测芯片用的是TI的INA219，至多能实现2.6A的电流监测，实测精度还是不错的，拓展坞配备了一个DC-DC模块，能实现6-15V的输入，用于辅助usb供电，插入dc后会自动识别，将usb口输出电源切换为DC输出，每个usb口使用两个PMOS实现电脑usb供电与DC供电的切换，以及根据需要切断usb输出，判断输入的逻辑是DC口插入检测+DC的电压检测。并根据输入源调整过流保护阈值。

主控采用了STM32F103C8T6，其负责3个usb口的电流电压监测，保护关断，输入检测，屏幕显示的功能。板载的lora和stlink均根据个人使用习惯选择。

不足之处

由于采用了地阔星开发板，整体体积会偏大，建议直接使用芯片，并采用四层板布线，会显著减少体积，代码有一个致命bug，由于与电流芯片采用i2c通讯，我采用了多路i2c的方案，其中有一路i2c通讯有问题（i2c_4读取电流值时大于0.4a才有值），但单独调用则正常，至今仍然无法解决。由于使用的dc-dc模块标称电流5a，实测在4.5a时会有明显的电流下降，且发热严重。

芯片的性能不足，由于需要实现电流检测与保护，所以检测电流的频率要很高，目前采用定时器中断以100hz的频率去读取4个电流传感器的值，这种读取方法对程序运行影响较大，需要后期优化。

后期可加入隔离变压器，和usb隔离芯片的方案实现与电脑usb完全隔离，能更加确保usb口的安全性