基于VL822的拓展坞(USB3.0/TF/SD/串口/外壳)

一、前言

       为满足工科科研日常需求，我们设计一款 集USB3.0、读卡器、UART、RS485接口为一体的扩展坞。相比于"立创开源广场"内各位大佬开源的扩展坞，该扩展坞添加串口电路，并设计ESD防护电路，也借此机会学习简易3D设计技能，为扩展坞设计自制外壳。

       在日常科研中，常借鉴相关大佬们开源资料进行思路扩展与参考学习，吃水不忘挖井人，希望我们的开源资料也能有助于各位学习，在原理图和PCB绘制过程，我们做到尽可能地详细说明，若有疑惑之处，欢迎大家与我们共同探讨、交流学习、相互促进。

二、开源内容说明

2.1.原理图&PCB

      原理图与PCB均导出为.json文件进行开源【已上传】，可在本开源项目资料处进行下载，.json文件用"立创EDA(标准版)"打开后即可查看与修改。若想将”PCB文件“与”原理图文件“关联，仅需将其共同存放为一个“工程文件”即可。完全开源原理图和PCB希望能方便大家自己DIY，各取所需，利于学习。

2.2.板卡功能资源

1）电源管理：1.05V、1.2V、3.3V【均使用FB6161芯片进行电路设计 】【说明：该芯片为SOT23-5封装 若使用其余芯片替换请确保其输出电流≥1A】

2）USB3.0*2：基于VL822芯片设计

3）读卡功能：两路 SD读卡、TF读卡接口【基于GL3224芯片设计，该芯片使用前需烧录固件（操作简单 固件已给出 可下载）】

4）串口功能：使用CH342F芯片实现USB2.0转两路UART，其中一路UART通过"MAX3485ESA+T芯片"转为485接口。

5）保护电路：ESD抗静电设计、功率电子开关【保护USB接口设备】、UART防反接电路设计。

2.3.自制3D外壳

      为便于扩展坞使用，设计一个简易的扩展坞盒，并开源其 .STL文件【可下载】，可通过嘉立创3D打印业务进行打印。

2.4.板卡焊接说明

       为便于板卡焊接，拓展坞难焊接元器件均修改过其封装【增大焊盘】，如0402、QFN封装等。若有免费SMT优惠卷，建议贴片 电阻电容和ESD器件【其余可不贴片，价格偏高，建议手焊】

三、性能测试说明

1）使用现状：已持续使用一星期，暂未发现异况。

2）USB3.0： 从电脑拷贝至U盘【约360MB/S】； 从U盘拷贝至电脑【约400MB/S】

3)  SD读卡器：从电脑拷贝至SD卡【约80MB/S】； 从SD卡拷贝至电脑【约90MB/S】

4）串口：UART、RS485在 ”500000bps“速率下可正常通信【距离：约10厘米】

5）说明：测试条件由于受实际线材、器件质量约束，其结果仅供参考。

测试视频链接【B站】：https://www.bilibili.com/video/BV15K29YaEWL/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

四、Other说明【持续更新】

4.1.PCB板卡层数：六层板？

1）是否能使用四层板进行扩展坞绘制，当然是可以的，”立创开源广场“绝大部分的扩展坞为四层板。

2）嘉立创提供六层板免费打板机会【虚心白嫖】；沉金+盘中孔工艺 真的太香了，DIY扩展坞的最大动力之一难道不是为了好看吗，哈哈哈。

4.2.个人遇到的焊接BUG

1）推荐热风枪+低熔点焊锡膏焊接

2）务必先焊接电源区域电路，检测电压正常后再接着焊接。鄙人有幸曾将1.05V电压的反馈电阻焊错，烧毁个VL822 QAQ

4.3.扩展坞的连接与散热

1）连接：我们使用的方法是简单粗暴的用少量胶水将板卡与外壳固定。

2）散热：板卡表面附着有 "卡夫特 K-705透明有机硅密封胶"，实现防水防静电与散热。

五、致谢

拓展坞设计除自主学习外，也离不开各位大佬贡献的开源资料，其中主要感谢的大佬如下：

1）读卡器思路来源：DustDoctor佬： GL3520+GL3224 USB拓展坞+读卡器 - 立创开源硬件平台 (oshwhub.com)

2）扩展坞芯片思路来源：arti佬：基于VL822的USB3.1 gen2 一分四拓展坞 - 立创开源硬件平台 (oshwhub.com)