在多主机办公、工业控制与数据迁移场景中传统USB对拷线受限于USB 2.0带宽与单一功能难以满足高速协同需求。沁恒微电子推出的CH9339是一款USB 3.2 Gen 1超高速对拷控制芯片以单芯片SoC架构融合双主机连接、5口USB Hub、双向数据透传、PD快充及跨平台资源互通。本文基于官方规格书从架构、功能与设计要点三方面展开技术解析。一、芯片架构与端口配置CH9339采用QFN88封装尺寸10×10mm工业级工作温度范围覆盖零下40摄氏度至零上85摄氏度内置USB 3.2 Gen 1控制器与收发器、Type-C与PD控制器及5口USB Hub。上行端口方面芯片提供2个Type-C接口分别对应PC1和PC2支持USB 3.0超高速5Gbps与USB 2.0高速480Mbps具备正反插自动识别功能可独立连接计算机、平板、手机或服务器等主机。下行端口方面内置5口USB 3.2 Gen 1 Hub提供5个下行端口。所有下行端口均兼容USB 2.0、USB 1.1和USB 1.0并支持U0至U3电源管理模式。下行端口支持动态分配无需物理插拔即可将外设切换归属不同主机。二、核心功能技术剖析1. 双主机数据共享与高速透传芯片提供双向USB 3.0透传通道配合上位机软件USBCrossShare可实现文件互传、剪贴板同步该同步功能支持Windows、macOS、Linux及Android等系统的原生复制粘贴操作同时支持画中画屏幕共享。规格书标称USB 3.2 Gen 1理论带宽为5Gbps实测文件传输速率超300MB/s、纯透传速度超330MB/s。跨平台功能存在差异Windows和macOS提供全功能双向支持Linux仅支持键盘、鼠标和USB外设从Windows或macOS端单向共享Android支持剪贴板和文件双向共享键盘鼠标仅支持单向共享而USB外设支持从Android端切换至Windows或macOS端。2. 下行端口动态分配与外设共享5个下行端口支持动态分配通过USBCrossShare软件或外部主控经I2C或UART接口发送指令可将U盘、键盘、鼠标、打印机等外设实时切换归属PC1或PC2。芯片在每台主机端模拟标准USB键盘该键盘包含多媒体功能键同时模拟标准USB鼠标以及虚拟CD-ROM光驱光驱内存放多平台安装程序便于用户一键安装或故障修复。3. 屏幕共享与跨屏协同芯片支持画中画方式实现多电脑显示共享音频、视频和人机操作高度同步支持Windows、macOS和Android多系统间的屏幕显示共享。具体屏幕共享方向及系统兼容性取决于USBCrossShare软件版本。4. PD快充与电源管理芯片内置四组USB PD PHY支持Type-C正反插检测以及PD 2.0、PD 3.0和PPS协议。PD功能需外接CH211高压接口芯片芯片上电时通过I2C2_SCL和I2C2_SDA引脚自动检测CH211是否存在若检测到则启用PD充电功能否则禁用此时CC引脚仅用作正反插检测。外接CH211且外部适配器功率充足时可为PC1上行口提供最高100W快充20V×5A为PC2上行口提供15W快充5V×3A下行Type-C端口同样支持15W快充5V×3A。默认功率分配策略优先供给PC2及下行口如需调整或支持更高电压及双向快充需联系原厂进行定制。三、控制接口与系统集成芯片提供三种控制管理模式。模式1为I2C从机接口默认启用通信地址为0xA0支持块读和块写操作外部主控可通过该接口实现查询PC连接状态、切换下行端口归属、开关共享通道等操作。模式2为UART接口仅在PC2_LED/CFG2引脚为高电平时启用外部主控通过UART进行查询与控制。模式3为KVM兼容模式在PC2_LED/CFG2引脚为低电平时启用此时TXD1引脚作为按键检测输入内置上拉电阻检测到低电平则控制下行端口或视频信号循环切换RXD1引脚作为上行选择输出指示输出低电平表示当前选择PC1高电平表示选择PC2。芯片支持在线或离线升级固件提供I2C和UART接口供外部主控查询与控制。供电方面支持3.3V加1.2V双电源方案或单一5V供电方案。普通I/O引脚具备4kV HBM静电放电防护能力。芯片还提供两个LED指示引脚低电平有效用于显示上行端口的连接状态。四、典型应用与设计要点典型应用场景包括USB对拷线、共享扩展坞、多主机工业控制台以及服务器管理切换器等。设计时需注意下行端口电源需配合限流开关过流检测引脚OVCUR#内置弱上拉PWREN13#控制1号至3号下行口电源PWREN45#控制4号和5号下行口电源复位引脚内置上拉电阻若不使用建议短接至VDD33以防干扰晶振需使用24MHz频率QFN88封装需合理设计PCB走线并控制回流焊曲线。五、结语CH9339以SoC级集成将USB Hub、数据对拷、KVM切换、PD快充与屏幕共享融合于单芯片为多计算机协作设备提供了高集成度的参考设计。其工业级温度范围和灵活的端口配置使其能够适配从办公协作到工业控制的多种应用场景。本文基于CH9339规格书及公开资料具体设计以最新版本为准。 CH9339双主机互联控制芯片：架构、功能与设计要点解析
在多主机办公、工业控制与数据迁移场景中传统USB对拷线受限于USB 2.0带宽与单一功能难以满足高速协同需求。沁恒微电子推出的CH9339是一款USB 3.2 Gen 1超高速对拷控制芯片以单芯片SoC架构融合双主机连接、5口USB Hub、双向数据透传、PD快充及跨平台资源互通。本文基于官方规格书从架构、功能与设计要点三方面展开技术解析。一、芯片架构与端口配置CH9339采用QFN88封装尺寸10×10mm工业级工作温度范围覆盖零下40摄氏度至零上85摄氏度内置USB 3.2 Gen 1控制器与收发器、Type-C与PD控制器及5口USB Hub。上行端口方面芯片提供2个Type-C接口分别对应PC1和PC2支持USB 3.0超高速5Gbps与USB 2.0高速480Mbps具备正反插自动识别功能可独立连接计算机、平板、手机或服务器等主机。下行端口方面内置5口USB 3.2 Gen 1 Hub提供5个下行端口。所有下行端口均兼容USB 2.0、USB 1.1和USB 1.0并支持U0至U3电源管理模式。下行端口支持动态分配无需物理插拔即可将外设切换归属不同主机。二、核心功能技术剖析1. 双主机数据共享与高速透传芯片提供双向USB 3.0透传通道配合上位机软件USBCrossShare可实现文件互传、剪贴板同步该同步功能支持Windows、macOS、Linux及Android等系统的原生复制粘贴操作同时支持画中画屏幕共享。规格书标称USB 3.2 Gen 1理论带宽为5Gbps实测文件传输速率超300MB/s、纯透传速度超330MB/s。跨平台功能存在差异Windows和macOS提供全功能双向支持Linux仅支持键盘、鼠标和USB外设从Windows或macOS端单向共享Android支持剪贴板和文件双向共享键盘鼠标仅支持单向共享而USB外设支持从Android端切换至Windows或macOS端。2. 下行端口动态分配与外设共享5个下行端口支持动态分配通过USBCrossShare软件或外部主控经I2C或UART接口发送指令可将U盘、键盘、鼠标、打印机等外设实时切换归属PC1或PC2。芯片在每台主机端模拟标准USB键盘该键盘包含多媒体功能键同时模拟标准USB鼠标以及虚拟CD-ROM光驱光驱内存放多平台安装程序便于用户一键安装或故障修复。3. 屏幕共享与跨屏协同芯片支持画中画方式实现多电脑显示共享音频、视频和人机操作高度同步支持Windows、macOS和Android多系统间的屏幕显示共享。具体屏幕共享方向及系统兼容性取决于USBCrossShare软件版本。4. PD快充与电源管理芯片内置四组USB PD PHY支持Type-C正反插检测以及PD 2.0、PD 3.0和PPS协议。PD功能需外接CH211高压接口芯片芯片上电时通过I2C2_SCL和I2C2_SDA引脚自动检测CH211是否存在若检测到则启用PD充电功能否则禁用此时CC引脚仅用作正反插检测。外接CH211且外部适配器功率充足时可为PC1上行口提供最高100W快充20V×5A为PC2上行口提供15W快充5V×3A下行Type-C端口同样支持15W快充5V×3A。默认功率分配策略优先供给PC2及下行口如需调整或支持更高电压及双向快充需联系原厂进行定制。三、控制接口与系统集成芯片提供三种控制管理模式。模式1为I2C从机接口默认启用通信地址为0xA0支持块读和块写操作外部主控可通过该接口实现查询PC连接状态、切换下行端口归属、开关共享通道等操作。模式2为UART接口仅在PC2_LED/CFG2引脚为高电平时启用外部主控通过UART进行查询与控制。模式3为KVM兼容模式在PC2_LED/CFG2引脚为低电平时启用此时TXD1引脚作为按键检测输入内置上拉电阻检测到低电平则控制下行端口或视频信号循环切换RXD1引脚作为上行选择输出指示输出低电平表示当前选择PC1高电平表示选择PC2。芯片支持在线或离线升级固件提供I2C和UART接口供外部主控查询与控制。供电方面支持3.3V加1.2V双电源方案或单一5V供电方案。普通I/O引脚具备4kV HBM静电放电防护能力。芯片还提供两个LED指示引脚低电平有效用于显示上行端口的连接状态。四、典型应用与设计要点典型应用场景包括USB对拷线、共享扩展坞、多主机工业控制台以及服务器管理切换器等。设计时需注意下行端口电源需配合限流开关过流检测引脚OVCUR#内置弱上拉PWREN13#控制1号至3号下行口电源PWREN45#控制4号和5号下行口电源复位引脚内置上拉电阻若不使用建议短接至VDD33以防干扰晶振需使用24MHz频率QFN88封装需合理设计PCB走线并控制回流焊曲线。五、结语CH9339以SoC级集成将USB Hub、数据对拷、KVM切换、PD快充与屏幕共享融合于单芯片为多计算机协作设备提供了高集成度的参考设计。其工业级温度范围和灵活的端口配置使其能够适配从办公协作到工业控制的多种应用场景。本文基于CH9339规格书及公开资料具体设计以最新版本为准。