摘要
两台电脑共用键鼠、U盘等USB外设时，传统方案需要频繁插拔或借助外置切换器，操作繁琐且容易损坏接口。本文分析一款双上行USB HUB芯片，它支持两台电脑同时接入，通过硬件切换将USB外设动态分配给任意一台电脑，还支持跨电脑的文件传输与剪贴板共享，单芯片完成外设切换与数据交互。
一、芯片概述
1.1 产品定位
CH9338是一款符合USB2.0协议规范的双主机USB HUB控制芯片。它支持2个上行端口分别连接两台电脑（PC1和PC2），提供3个下行端口用于连接键盘、鼠标、U盘等USB外设。芯片内部集成双侧USB HUB控制器，可让3个下行端口中的任意一个动态分配给PC1或PC2，实现外设在两台电脑之间共享，无需反复插拔。
除了基本的外设切换，芯片还提供双向数据透传通道，两台电脑之间可以直接传输文件或共享剪贴板内容，无需借助网络或U盘中转。同时支持虚拟CD-ROM功能，可模拟光驱用于驱动安装与系统维护。
1.2 封装与工作条件
芯片采用QFN32小尺寸封装（4×4mm），适合紧凑型硬件设计。工作温度范围-40℃至85℃，满足工业级应用需求。USB信号引脚具备6kV增强ESD防护，有效抵抗静电放电损坏。上行端口内置1.5KΩ上拉电阻，下行端口内置Host模式所需下拉电阻，外围电路非常精简。
二、核心功能与工作机制
2.1 下行端口动态切换
芯片的3个下行端口（DEV1、DEV2、DEV3）可以通过硬件切换分配给PC1或PC2。切换指令来自三个方面：上位机软件（KMFU）、外部主控通过I2C接口下发、外部按键触发。切换时硬件直接重新映射USB差分通路，不需要插拔外设。
3个下行端口支持任意分组组合，例如DEV1分配给PC1，DEV2和DEV3分配给PC2。芯片内置PC1_DET和PC2_DET引脚，通过检测上行VBUS电压实时判断电脑是否在线（高于2.0V表示已连接，低于0.8V表示已断开），供上层逻辑做状态判断。
2.2 跨电脑数据传输
芯片内部开辟了一条独立于HUB数据流的双向透传通道，配合配套的KMFU上位软件，两台电脑之间可以直接进行数据对拷，即对拷线功能。一台电脑通过USB下发数据，芯片将其上传至另一台电脑，无需占用外设带宽。
2.3 虚拟CD-ROM与键鼠模拟
芯片可模拟USB CD-ROM光驱，将外挂SPI Flash中存放的驱动程序和上位机软件虚拟为光驱，双击“我的电脑”中的光盘图标即可一键安装，省去准备安装U盘的麻烦。芯片还支持在两台电脑上各模拟一套USB键盘鼠标，配合上位软件可实现一套键鼠跨屏操控两台电脑。
三、控制模式与配置方式
3.1 上电引脚识别双模式
芯片的IO1/SDA和IO2/SCL引脚在上电阶段通过检测IO2引脚的外部下拉电阻自动识别工作模式：
模式1（I2C从机模式）：IO2无强下拉电阻时生效，IO1和IO2作为I2C总线的SDA和SCL。外部MCU通过I2C接口（地址0xA0）读写芯片寄存器，查询电脑连接状态、下发端口切换指令。适用于需要由系统主控统一管理的场景。
模式2（KVM按键模式）：IO2外接强下拉电阻时生效，IO1作为按键输入引脚，IO2输出当前焦点状态。按键电平每翻转一次，USB焦点在PC1和PC2之间切换一次。IO2输出电平可联动外部视频切换芯片，实现键鼠和画面同步切换。
两种模式在上电时刻锁定，运行期间无法通过软件切换，如需更改必须重新复位芯片。
3.2 供电与电源保护
芯片采用单3.3V供电，支持USB总线供电和外部自供电两种方式。自供电场景需在VBUS通路上增加理想二极管或肖特基二极管，防止两路上行主机的VBUS互相倒灌。
PWREN#引脚为整体下行端口电源使能，OVCUR#为过流检测输入，需配合外部CH217K限流配电开关实现对下行VBUS的管控。下行端口支持整体过流保护，任意端口发生过流时自动关闭所有下行端口供电。
3.3 复位与时钟
芯片内置POR上电复位，上电自动产生约25ms延时等待电源稳定。RESET#外部复位引脚内置约40KΩ上拉电阻，低电平脉冲宽度大于4μs即可触发复位。25MHz外部晶振作为系统基准时钟，内置PLL生成480MHz USB工作时钟。
四、PCB布局建议
USB2.0差分走线需匹配90Ω阻抗，保证完整连续地平面，严禁跨电源分割，对内长度误差需做管控。25MHz晶振需紧邻XI/XO引脚并局部包地以降低EMI。QFN底部散热焊盘需完整铺铜并采用多过孔连接地平面以改善散热。I2C、按键与SPI低速控制线应远离USB高速差分区域。VBUS功率走线需加宽并增加多过孔，自供电场景需做好防倒灌器件布局。
五、应用场景
CH9338适用于双主机外设共享适配器、工控双机调试底座、简易KVM外设模块、跨平台USB对拷硬件及嵌入式多主机协同外设装置等硬件平台。
