為KVM應用構建8至1 USB開關

摘要：許多服務器需要將來自不同計算機的視頻、鍵盤、鼠標和音頻信號切換到一個前面板。本文主要關注鍵盤/鼠標部分，介紹了一種利用MAX4999構建8:1 USB開關的方案。在MAX4999輸出放置一個集線器，該設計能夠保證任何連接到集線器的設備正確地切換到一個終端。

概述

用戶通常需要通過服務器背板的前面板接入數據，這就要求服務器能夠在多個通道之間切換。Maxim針對這類應用設計了一系列芯片，如MAX4999，大大簡化了這類應用的設計，而且更可靠。

MAX4999為單芯片解決方案，能夠將多達8個USB通道復用到一個公共的USB終端，支持速率高達480Mbps (USB 2.0)。MAX4999能夠處理滿擺幅信號，支持低速和全速運行接口，帶寬高于900MHz，可有效處理高速信號。

鍵盤/鼠標切換電路

雖然PS-2信號的切換也支持鍵盤/鼠標應用，但PS-2鍵盤/鼠標的市場正在萎縮。目前，USB的應用已成為市場主流，USB在鍵盤和鼠標應用中已經替代PS-2成為首選的標準協議。考慮到這一因素，本文將關注USB鍵盤/鼠標的應用。

圖1所示電路能夠實現8:1 USB開關，支持鍵盤/鼠標切換。如果USB端口在八個終端之間切換，來自八個終端的一對高頻信號將連接MAX4999的公共端。USB端口有足夠的帶寬處理鍵盤、鼠標和大部分USB設備。鍵盤、鼠標一般工作在低速USB模式。

MAX4999只需要3位地址，另一位用于使能(EN)。通過選擇3位地址，MAX4999可以選擇8對信號線中的一對接入公共端。第4位連接到EN引腳，可以將器件設置在高阻態(待機模式)，此時的電流損耗≤ 3μA。電路中的DIP開關用于選擇特定端口，實際應用中通常使用一個微控制器。


圖1. MAX4999輸出端放置一個集線器，設計保證只連通連接到集線器的終端之一。

MAX4999要求采用3.3V電源供電。假設系統提供5.0V、可輸出2.0A電流的電源，或者是更高電壓的電源，則將該電源通過LDO轉換后為MAX4999供電，電源的最小電流還需支持集線器(4個端口)供電。處理集線器電流時須注意集線器四個端口中每個端口的電源電流限制。

結論

MAX4999單芯片能夠將8個USB線對復用到一個公共端。高阻模式下，MAX4999僅消耗≤ 3μA (最大值)的靜態電流，能夠滿足系統苛刻的功耗要求。