KAmod USB HID Extender (PL)

Opis

KAmod USB HID Extender - przedłużacz urządzeń HID USB z układem CH9350
Moduł jest przeznaczony do przesyłania danych pomiędzy komputerem a urządzeniami HID (myszą oraz klawiaturą) na odległość nawet wielokrotnie większą, niż standardowa długość kabli USB. Do transmisji używana jest para sygnałów w standardzie UART (RXD, TXD), a dla ułatwienia instalacji moduł wyposażono także w złącze udostępniające zasilanie +5 V z płytki współpracującej z hostem (komputer) do modułu połączonego z urządzeniami końcowymi.

Podstawowe parametry

• 1× gniazdo USB-C - do połączenia z hostem, np. komputerem *
• 2× gniazdo USB typu A - do połączenia z myszą i klawiaturą *
• 2× złącza śrubowe 3,81 mm (rozłączalne) – do przesyłu danych przez UART oraz napięcia zasilającego pomiędzy modułami
• Złącze goldpin 1×5 (wyjścia statusu)
• Złącze goldpin 1×3 udostępniające połączenia interfejsu UART i masy (GND)
• Zasilanie: 5 V DC z portu USB C po stronie hosta
• Listwa goldpin 2×5 do nałożenia zworek konfiguracyjnych
• 4 diody LED sygnalizujące obecność napięcia zasilania oraz stan pracy modułów
• Wbudowane zabezpieczenia ESD na wszystkich portach USB, złączu UART (J5) oraz złączu zasilania (J4)
• Obsługuje systemy Windows, Linux, MAC i inne systemy operacyjne z wbudowanymi sterownikami urządzeń HID
• Maksymalna długość przewodów łączących moduły wynosi ok. 20 m, jednak zależy od jakości przewodów i warunków w jakich pracują moduły
• Wymiary PCB: 65,2 × 30,8 mm
• Otwory montażowe: średnica 3,2 mm, rozstaw: 59 × 25 mm

* UWAGA:

Złącza USB-C oraz USB A nie mogą być wykorzystywane jednocześnie w tym samym module!
Przed podłączeniem należy zapoznać się z dalszą częścią niniejszej dokumentacji.

Wyposażenie standardowe

Kod	Opis
KAmod USB HID Extender	Zmontowany i uruchomiony moduł (2 szt.) Zworki konfiguracyjne (2 × 5 szt.)

Schemat elektryczny

Diody sygnalizacyjne

Moduł wyposażono w 4 diody LED sygnalizujące obecność napięcia zasilającego oraz stan poszczególnych portów USB.

• LD0 – zaświeca się tuż po podłączeniu modułu HOST do urządzenia nadrzędnego (np. komputera) i gaśnie po nawiązaniu komunikacji z komputerem.
• LD1 – świeci w module DEVICE po podłączeniu urządzenia HID do portu USB 1; miga podczas komunikacji z modułem HOST; w module HOST świeci po podłączeniu urządzenia HID do dowolnego z portów USB 1 lub USB 2 oraz miga podczas aktywności kanału 1.
• LD2 – świeci w module DEVICE po podłączeniu urządzenia HID do portu USB 2; miga podczas komunikacji z modułem HOST; w module HOST świeci po podłączeniu urządzenia HID do dowolnego z portów USB 1 lub USB 2 oraz miga podczas aktywności kanału 2.
• PWR – wskaźnik napięcia zasilającego.

Zasilanie

Zasilanie modułu HOST jest dostarczane przez kabel z wtykiem USB C, podłączony do urządzenia nadrzędnego (np. komputera).
W przypadku modułu DEVICE istnieją dwie metody dostarczania zasilania.

1. Zasilanie napięciem doprowadzonym do złącza J4 (GND / 5VOUT) z odpowiednich styków złącza J4 modułu HOST. Ta metoda jest najprostsza w aplikacji, wymaga jedynie połączenia obydwu modułów przewodem 4-żyłowym w następującym układzie:

2. Zasilanie napięciem zewnętrznym doprowadzonym do złącza J4 (GND / 5VOUT) modułu DEVICE. Metoda preferowana w przypadku komunikacji na duże odległości, gdyż zwiększona rezystancja przewodów zasilających może prowadzić do zakłóceń na linii zasilania modułu DEVICE. Połączenia pomiędzy modułami HOST i DEVICE należy wykonać następująco:

Uwaga! Korzystając z drugiej opisanej konfiguracji należy unikać różnicy potencjałów pomiędzy masą urządzenia nadrzędnego (po stronie modułu HOST), a masą zasilacza dostarczającego napięcie 5 V do modułu DEVICE. Zaleca się zastosowanie źródła napięcia odizolowanego od sieci energetycznej (lub innej infrastruktury wspólnej dla obydwu modułów), ponieważ w przeciwnym wypadku prądy wyrównujące w pętli masy mogą doprowadzić do uszkodzenia modułu(-ów), urządzenia nadrzędnego, urządzenia końcowego i/lub zasilacza.

Konfiguracja roli modułu

Aby skonfigurować rolę modułu (HOST lub DEVICE) należy ustawić zworkę SEL w złączu P1 w następujący sposób:

• Zworka SEL założona - tryb pracy modułu HOST
• Zworka SEL zdięta - tryb pracy modułu DEVICE

Konfiguracja szybkości transmisji UART

Aby skonfigurować szybkość transmisji po stronie linii TXD/RXD należy ustawić zworki BAUD0 i BAUD1 w złączu P1 w następujący sposób:

Szybkość transmisji [bps]	115200	57600	38400	300000
BAUD0	❌	❌	✅	✅
BAUD1	❌	✅	❌	✅

Konfiguracja trybu pracy

Zastosowany w module układ CH9350 może pracować w jednym z pięciu trybów, wybieranych a pomocą zworek STAT0 i STAT1 w złączu P1 w następujący sposób:

Tryb Pracy	0/1	2	3	4
STAT0	❌	✅	❌	✅
STAT1	❌	❌	✅	✅

• Tryb 0 – włączany automatycznie po podaniu napięcia zasilającego; układ symuluje działanie kompozytowego urządzenia HID.
• Tryb 1 – urządzenie symulowane przez układ zależy od tego, jaki kontroler HID został podłączony do modułu DEVICE (klawiatura i/lub mysz); tryb ten wspiera też działanie innych urządzeń HID (np. multimedialnych),
• Tryb 2 - układ symuluje działanie kompozytowego urządzenia HID, przy czym możliwa jest modyfikacja wartości VID oraz PID,
• Tryb 3 – jak w trybie 2 z tą różnicą, że układ symuluje działanie myszy typu ABS (absolute displacement mouse),
• Tryb 4 – jak w trybie 2; układ wspiera ponadto digitizery HID.

Więcej szczegółów na temat trybów pracy można znaleźć w dokumentacji układu CH9350.

Wejścia/wyjścia IO1...4

Układ CH9350 udostępnia cztery linie wejścia/wyjścia oznaczone IO1, IO2, IO3 i IO4. W module KAmod USB HID Extender zostały one wyprowadzone na złącze szpilkowe P2.

W module pracującym w trybie HOST:

• IO1/IO2 – wyjścia o stanie odpowiadającym wejściom IO1/IO2 modułu DEVICE,
• IO3/IO4 – wejścia, których stan jest „przepisywany” na wyjścia IO3/IO4 w module DEVICE.

W module pracującym w trybie DEVICE:

• IO1/IO2 – wejścia, których stan jest „przepisywany” na wyjścia IO1/IO2 w module HOST,
• IO3/IO4 – wyjścia o stanie odpowiadającym wejściom IO3/IO4 modułu HOST.

Transmisja danych

Przykładowy przebieg na linii danych interfejsu UART (przy prędkości 115200 bps), zarejestrowany po podłączeniu do modułu DEVICE odbiornika myszy bezprzewodowej oraz połączeniu obu modułów wielożyłowym przewodem nieekranowanym o długości 5 metrów, pokazano na poniższym rysunku.
Dokładny opis protokołu komunikacyjnego można znaleźć w dokumentacji układu CH9350.

Wymiary

Wymiary płytki KAmod USB HID Extender to 30,8 × 65,2 mm. Na płytce znajdują się 4 otwory montażowe o średnicy 3,2 mm i rozstawie 25 × 59 mm.

Linki

• Dokumentacja układu CH9350