mosquito's blog: I've reach my Raspberry pi usb current limit, so I've Hack my USB hub.

前言：
我有很多舊的小容量micro sd卡，外接USB Hub，透過usb讀卡機，接到我的Raspberry pi 3，再加上一個sata-usb轉換器，接上小容量SSD，透過btrfs建立一個raid10，當作NAS來使用

最近拿到一台二手的Raspberry pi 4，所以打算來升級我的NAS
（最近兩年Raspberry pi 4缺貨跟漲價實在是太誇張了...）

因為舊的Raspi3只支援usb 2.0，所以當初使用的usb讀卡機許多是usb 2.0的，升級到Raspi4之後，因應Raspi4有支援usb 3.0，所以順帶把所有讀卡機、sata-usb轉換器都換成USB 3.0

沒想到全部更新後，開始出現問題

有很高機率開機會hang住
（沒辦法正常開機，因為開機時mount btrfs失敗）
正常開機後，對btrfs操作，寫入或讀取資料，有很高機率會出現錯誤，當出現錯誤之後，連同接在Raspi上的keyboard, mouse都沒辦法工作

分析：
從現象可以推測，應該是碰到Raspi的USB current limit，觸發OCP保護

單一個USB port，或全部USB port，總電流超過1.2A就會觸發OCP保護，導致所有usb device被強制斷電
https://support.thepihut.com/hc/en-us/articles/360015272218-How-much-current-can-I-draw-from-a-Raspberry-Pi-USB-port-

對策：
首先可以考慮可以外接電源的USB Hub
但實際上外接電源USB hub會衍伸其他問題
一種問題是USB hub外接電源逆向供電給Raspi，這個容易出現在低價型的USB hub，不確定是Cost down還是本身設計不良，如下圖

外接電源的DC jack，直接以0ohm貼片電阻連接到主要的Power rail，0ohm貼片電阻的零件名稱是D4，表示原先可能是要放二極體，但如果這個位置貼上二極體，當DC jack供電跟USB cable連接電腦同時存在，還是會由USB cable供電，所以我不確定這是不是設計不良。
可能也是因為這個緣故，所以改貼0ohm電阻直接短路。

所以需要一個可以外接電源，而且外接電源不會逆向供電的USB Hub，所以我拆了我的另外一個USB Hub

這個設計就比較合理，以二極體隔開外接電源與USB 電源，當USB電源沒有連接的時候，外接電源不會逆向供電回到USB電源
同時如果外接電源跟USB電源同時存在，以外接電源供應USB Hub電流

實際測試後，確實可以改善Raspi usb電流限制的問題
但又有新的問題，當Raspi關機或是重啟，USB hub因為連接外接電源，實際上不會斷電
這造成usb hub上的設備，有可能因為沒有斷電，下一次開機時沒辦法正常初始化usb設備

所以，我需要一個可以外部供電的USB hub，不會逆向供電給USB Host，當USB Host斷電時USB hub也會同時斷電

實做：
我找了一個現有的buck converter module
（身為一個工程師，手邊隨時有一堆module也是很合理的）

Buck convert IC是mp1584en，接著研究一下datasheet，看看這顆IC的enable有沒有enable功能，以及研究一下這個module可不可以拉出enable pin來控制

有Enable pin，正邏輯，Enable pin超過1.5v時enable output，Enable pin內部有pulled up到3v，內部pull up電阻不確定，但敘述有提到1uA current source，所以推測內部pull up resistor應該很大

考慮到Enable pin有Pull up到Vin，考慮不移除pull up resistor，直接串接的情況下，在USB hub這端透過電阻分壓，確保Vbus沒有連接的時候，Venable可以降到足夠低，同時避免Vin串到Vbus

接著評估怎麼修改
在Hub上找出對應的Pad跟Net，在Ground上找到對應位置，刮除綠漆，提供電阻焊接的位置