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。
在这里插入图片描述
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。
在这里插入图片描述

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。
在这里插入图片描述
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。