アプリケーションノート 4372

KVMアプリケーション向け8:1 USBスイッチの実装


要約: 多くのサーバでは、複数のコンピュータの中の1台から、ビデオ、キーボード、マウス、およびおそらくオーディオ信号をフロントパネルに切り替える機能が必要になります。このアプリケーションノートは、キーボード/マウス部分に焦点を絞り、MAX4999で8:1 USBスイッチを実装するための回路を提示します。この設計は、MAX4999の出力にハブを設けることによって、ハブに接続したものが単一のソースのみに従属することを保証します。

はじめに

多くの場合、ユーザはサーバシャーシのフロントパネルを通してデータへのアクセスを行う必要があり、サーバには複数のチャネル間で切替えを行う機能が要求されます。マキシムは、このアプリケーションをより容易に実現し、信頼性を向上させるために、MAX4999のようないくつかのデバイスを提供しています。

MAX4999は、単一のUSB共通ターミナルを最大480Mbps (USB 2.0)のデータレートで最大8つのUSBチャネルにスイッチすることができるシングルチップのデバイスです。このデバイスは、ロースピードおよびフルスピードのアプリケーションとの互換性のためのレイルトゥレイルの信号処理と、高速信号を処理するための900MHzを超える帯域幅を備えています。

キーボード/マウス切替え回路

PS-2信号を切り替えてキーボード/マウスの要件をサポートすることは可能ですが、PS-2キーボード/マウスの使用は減少しています。USBの方がずっと便利であり、そのためキーボードおよびマウスアプリケーションのための優先的なプロトコルとして事実上PS-2に取って代わっています。したがって、このアプリケーションノートではUSBキーボード/マウスに焦点を絞ります。

図1に、キーボード/マウスの切替えをサポートする8:1 USBスイッチを実装するための回路を示します。1つのUSBポートが8つのソースのそれぞれから切り替えられた場合、8つのソースの1つからMAX4999の共通端子に至る選択された高周波数ペアが存在することになります。1つのUSBポートの帯域幅で、キーボード、マウス、およびほとんどの一般的なUSBデバイスを扱うのに十分です。キーボードとマウスは、ほとんどの場合ロースピードUSBで動作します。

MAX4999は、単に3ビットのアドレスと、イネーブル端子(EN)を使用する場合もう1つの単一ビットを必要とします。3ビットのアドレスを選択することによって、単一のMAX4999が8ペアの中の1組をその共通ペアに接続することができます。第4のビットはEN端子に接続されて、デバイスを消費電流3µA以下のハイインピーダンス状態(スタンバイモード)に移行させるために使用されます。特定のソースの選択にはDIPスイッチを想定していますが、実環境ではマイクロコントローラが使用される場合が多いと思われます。

Figure 1. By placing a hub at the MAX4999 output, this design ensures that anything connected to the hub will be slaved to only one source.
図1. この設計は、MAX4999の出力にハブを設けることによって、ハブに接続したものが単一のソースのみに従属することを保証します。

MAX4999用の電力は、3.3Vソースから供給する必要があります。ここでは2.0A以上を供給可能な5.0V電源が利用可能であることを前提としています。この電源は、LDOを通してMAX4999に必要な最小電流の供給、および(4ポート)ハブへの電流の供給に使用されます。ハブの電流処理部分が、4つのポートのそれぞれに制限された電流を供給する機能を担当します。

結論

MAX4999は、最大8組のUSBペアを1組の共通ペアにスイッチすることができるシングルチップのデバイスです。このデバイスの自己消費電流は3µA (max)以下であるため、システムの電力消費に対する影響は無視することができます。
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