引言
汽车智能化愈演愈烈，车内电子设备的数量与种类以前所未有的速度快速增长。从智能手机、平板电脑到行车记录仪、车载冰箱，各类设备对 USB 接口的依赖不断加剧，单一的USB 接口早已无法满足用户的多设备同时连接需求。因此，车载 USB HUB作为扩展接口的关键设备，成为提升车内使用便利性与科技体验的核心组件。
而车载 USB HUB 的性能表现、稳定性与安全性，在很大程度上取决于其核心 —— USB HUB 芯片。与消费级 USB HUB 芯片不同，车载场景对芯片提出了极为严苛的要求：需耐受大范围的极端温度波动，抵御车内复杂的电磁干扰，满足 AEC-Q100 等车规级可靠性标准，同时还要兼顾高速数据传输（如 USB 2.0/2.1协议）、过流保护、热插拔稳定性等功能需求。
因此，为车载USB HUB 选择一款适配的芯片，不仅是技术层面的考量，更是保障行车安全与用户体验的关键。本文将基于发展历史、工作原理和车规级芯片的核心指标，推荐经过验证的高性能车载 USB HUB 芯片方案，助力车载电子工程师和从业者精准选型。
USB的介绍与发展历史
USB（通用串行总线）是一种用于连接外围设备与主机的标准接口，最初由多家公司共同设计，旨在简化连接器系统。其主要特点包括：
热插拔和即插即用：用户可以在设备运行时连接或断开USB设备；
统一的标准：USB设备可以使用相同的标准进行连接；
多设备连接：可以同时连接多个设备，最多可支持127个设备连接；
兼具供电能力：可向连接设备提供5V电源。
USB发展历史如下：
USB HUB工作原理是基于拓扑结构实现的：USB系统中，根集线器（Root Hub）是直接连接到主机的集线器。它是USB 拓扑结构的起点，负责与主机控制器通信，并管理与外设的连接。扩展集线器（External Hub）是连接到根集线器或其他扩展集线器的设备，用于进一步扩展USB端口数量。USB系统采用树形拓扑结构，根集线器位于树的顶端，扩展集线器和设备位于树的分支上。
协议支持：
USB 2.0 Hub：支持USB 1.1和USB 2.0设备，最大传输速率为480Mbps。
USB 3.0 Hub：支持USB 3.0设备，最大传输速率为5Gbps，同时向下兼容USB 2.0设备。
USB 3.1/3.2 Hub：支持更高传输速率（10Gbps或更高）。
USB HUB的内部结构可以分为：
上行端口（UFP）：用于连接上层的USB集线器或者根集线器。
下行端口（DFP）：用于连接下层的USB功能设备或扩展的USB集线器，是该接线器扩展出来的接口。
中继器（Repeater）：上下行口连接速度相同时，负责上行端口和下行端口之间的数据转发。
事务翻译器（Transaction Translator，TT）：用于对USB SPLIT事务进行处理，主要是将低速和全速的事务从高速传输中分离出来，提高USB总线的执行效率。
控制器（Controller）：控制器是USB集线器的核心，用于状态控制和通讯控制。
路由选择器（Routing Logic）：用于对不同的下行端口数据，分离进行控制。
USB HUB的工作是一个枚举过程：当一个USB设备连接到USB Hub时，Hub会检测到端口状态的变化，并通知主机。主机通过根集线器向该设备发送一系列控制命令，获取设备的描述符（Descriptor），包括设备类型、制造商信息、支持的速度等。主机根据设备描述符识别设备，并为其分配唯一的地址。主机加载与设备匹配的驱动程序，设备开始正常工作。
总结功能描述：
端口扩展：USB Hub的主要功能是扩展USB端口。一个USB Hub可以提供多个下行口（Downstream Ports），每个端口都可以连接一个USB设备或另一个USB Hub。一个USB系统中总设备数（包括集线器和外设）不能超过127个。
电源管理：USB Hub可以为连接的设备提供电源。
信号中继：USB Hub可以中继信号，延长USB设备的连接距离。USB标准规定，单个USB设备的最大连接距离为5米，但通过多个USB Hub，可以将连接距离延长至25米（最多5个Hub串联）。
USB HUB 的车载应用
USB 2.0 Hub在车载系统中用于连接多种设备，实现数据传输和共享，通过USB 2.0接口传输多种数据类型，利用USB 2.0的高速特性（最高480Mbps）实现高效的数据交互。
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英集芯| IP3622_Q1（车规 USB2.0 HUB芯片）
IP3622_Q1是英集芯一款符合USB2.0规范的高速4端口HUB控制器。它完全向后兼容USB1.1规范。IP3622_Q1集成了USB 2.0高速PHY，具有良好的信号完整性和兼容性。它还集成了5V~3.3V和3.3V~1.2V稳压器，可降低BOM成本并简化PCB设计。IP3622_Q1支持所有下游端口的电池充电功能。它符合USB电池充电规范修订版1.2。IP3622_Q1支持OTG功能，可通过IO或USB主机控制。任何连接到上行或下行端口的USB OTG设备都可以配置为单个USB主机IP3622_Q1集成2个Type-C源端口和VBUS0/VBUS1放电功能。IP3622_Q1支持USB桥接器，IIC/SPI/UART/GPIO可通过USB主机控制。
特性：
1、符合AEC-Q100 认证
Grade 2： -40℃ ~ +105℃
2、符合 USB 2.0 规范
上游端口支持高速和全速流量
4个下游端口支持高速、全速和低速流量
控制管道和 1 个中断管道
向后兼容 USB 1.1 规范
3、高级电源管理和低功耗
支持USB2.0 链路电源管理（LPM）L0/L2 模式
符合USB 电池充电规范修订版 1.2
支持BC1.2 下游端口充电（CDP）模式
支持BC1.2 专用充电端口（DCP）模式
支持OTG 功能
支持USB 到 IIC/SPI/UART/GPIO 桥接
支持Type-C 功能
支持2 个 Type-C 源端口
支持VBUS 放电
4、可配置选型
支持EFUSE 配置
支持外部 EEPROM 用于配置
支持从 SPI 闪存启动
5、更低的BOM成本
单个外部 12 MHz晶体
内置上游端口 1.5 KΩ上拉电阻和下游端口 15 KΩ下拉电阻
内置5V 至 3.3V 和 3.3V 至 1.2V 调压器
Package：6×6 mm QFN48
特性和实物展示
IP3622_Q1作为国内大陆首款推出的USB 2.0 车载HUB芯片，英集芯也是作为重点规划，不仅支持各种应用也有优秀的特性参数，详情如下：
实物图如下：
IP3622的Demo实物图
结语
综上所述，车载USB HUB 方案的选择需综合考量数据传输速度、兼容性、安全性、可靠性以及成本等多方面因素。随着汽车智能化程度的不断提高，车内电子设备的连接需求将持续增长，未来车载USB HUB 方案将朝着更高的数据传输速率、更强的兼容性、更智能的电源管理以及更小的封装尺寸发展，以满足汽车制造商和消费者对于车内便捷、高效、安全连接的需求。同时，国产芯片也将凭借其不断提升的技术水平和性价比优势，在车载市场中占据更重要的地位，为车载电子产业的发展注入新的活力。
英集芯——我司主推代理品牌，目前IP3622_Q1已量产，如果您对车载USB HUB方案有任何疑问或想了解更多相关内容，请关注我们的公众号或留言与我们互动。让我们一同探索车载智能化，数据化，便捷化的新篇章！
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