Hub USB con interfacce RS-232/RS-422/RS-485, il sogno di un ingegnere

Da quando la porta seriale DB25/DB9 è stata superata, nei moderni pc è diventato complicato connettere dispositivi "legacy" con connettività RS-232. Di certo non mancano alternative ma queste evidenziano i loro limiti soprattutto quando bisogna collegare più dispositivi. Questo è stato l’input alla realizzazione di un convertitore universale con due porte RS-232 e due porte RS-422. Di certo gli adattatori USB- RS-232 sono molto utili ma se bisogna connettere più dispositivi serviranno tanti adattatori quanto sono questi ultimi. Inoltre in caso di interfaccia differenziale RS-422/RS-485 le cose potrebbero non essere così semplici. Per questo ho avuto l’idea di sviluppare un convertitore in grado di gestire simultaneamente più connessioni RS-232 e RS-422/RS-485. Il primo passo è stato la scelta del case. Una volta trovato quello adatto per ospitare i connettori, mi sono reso conto che stavo usando solo la metà dello spazio disponibile. Come riempire il restante 50%? Con un hub USB ovviamente!

Due fasi

Il circuito è stato disegnato in due fasi: la prima per il convertitore e poi per l’hub USB aggiuntiva. Per questo anche le immagini sono distinte nel diagramma (Figura 1).

schema1

Il circuito nel dettaglio è visibile alla Figura 2.

schema2.1 schema2
Partiamo dall’alimentazione del circuito, questa arriva da due fonti: dal Pc host attraverso l’interfaccia USB (k1) e dalla linea esterna PSU (k5) (5V). A seconda della sorgente usata potrebbe servire un ponticello ma torneremo su questo dopo (JP8).

Se si usa una linea di PSU esterna il circuito è protetto contro il rischio di inversione di polarità dal diodo Schottky D9. Il regolatore di tensione LM2937ES-3.3 (IC 2) si occupa di convertire la tensione da 5 a 3.3. V. L’hub USB in figura 1 si basa essenzialmente su IC9, un TUSB2046BF di Texas Instruments. Insieme all’interruttore IC10, questo gestisce la distribuzione di energia automaticamente. Da una singola porta di ingresso (K1) può reggere fino a quattro porte di uscita USB.

Basato su una macchina a stati finiti, questo sistema non ha bisogno di software o configurazioni per controllare le porte USB. Non c’è bisogno di microcontrollori!
IC10 controlla la distribuzione della corrente ai dispositivi USB (e alla parte UART del circuito). Il TPS2044 può fornire fino a 500 mA per canale. Non solo controlla la corrente in circolo per evitare che superi questo limite ma anche la sua temperatura interna mediante il tansistor. Le uscite di default (OCn) sono open drain per questo occorre che le resistenze R45-48 regolino il voltaggio. Il circuito RC sui canali OCn permette di superare errori di rilevazione di sovracorrente.
I led 1-5 indicano l’attivazione delle periferiche USB. LED 1 per l’hub USB e 2-4 per i quattro elementi dell’hub. Tutti gli input o output del circuito possono essere sottoposti [...]

ATTENZIONE: quello che hai appena letto è solo un estratto, l'Articolo Tecnico completo è composto da ben 1293 parole ed è riservato agli ABBONATI. Con l'Abbonamento avrai anche accesso a tutti gli altri Articoli Tecnici e potrai fare il download in formato PDF eBook e Mobi per un anno. ABBONATI ORA, è semplice e sicuro.

Elektor Post

2 Commenti

  1. smania2000 smania2000 9 novembre 2015
    • Emanuele Bonanni Emanuele 10 novembre 2015

Scrivi un commento

Send this to a friend