Задача
Заказчик выпускал вычислительное изделие, большая часть которого собиралась из покупных узлов. Для выполнения требований к локализации производства часть функциональных узлов нужно было разработать и изготавливать в России. Одним из таких узлов стала плата расширения портов USB: базовая системная плата не обеспечивала нужного количества портов для подключения периферии.
Требования к плате: полноценная скорость USB 3.0 на всех портах, обратная совместимость с устройствами USB 2.0, стабильная работа с разными типами периферии и встраивание в существующий корпус без изменения конструкции. Кроме того, плата должна была выдерживать «горячее» подключение и отключение устройств и обеспечивать достаточный ток питания для периферии с повышенным потреблением.
Что сделали
Мы разработали плату на основе специализированного контроллера USB-хаба и организовали её серийный выпуск на собственном производстве. Хотя USB-хаб — типовой функциональный узел, на скорости 5 Гбит/с качество топологии напрямую влияет на стабильность работы: ошибки разводки проявляются в виде переподключений устройств и падения скорости до USB 2.0. Поэтому основное внимание уделялось качеству высокоскоростных трактов.
- Разработали схемотехнику на контроллере USB 3.0 хаба: тактирование, питание, конфигурация, защита линий данных от электростатических разрядов.
- Спроектировали топологию с контролем импеданса дифференциальных пар SuperSpeed (90 Ом) и минимальным числом переходных отверстий на высокоскоростных линиях.
- Реализовали защиту и ограничение тока по питанию каждого порта, чтобы короткое замыкание на одном устройстве не влияло на работу остальных.
- Согласовали механику платы с корпусом изделия: расположение разъёмов, точки крепления, подключение к системной плате.
- Подготовили плату к групповому монтажу и организовали функциональный контроль с проверкой работы каждого порта на скорости USB 3.0.
Результат
Плата выпускается серийно на производстве ГАОДИ в Электростали: монтаж, контроль, отгрузка в составе комплекта. Заказчик получил необходимое количество портов USB 3.0 и дополнительный локализованный узел в составе изделия, что помогает выполнить требования к локализации производства. Плата может использоваться и в других изделиях заказчика с похожей архитектурой.
