news

USB čvorište


Vrijeme objave: 01.09.2021

USB čvorište je uređaj koji proširuje jedan priključak univerzalne serijske sabirnice (USB) na nekoliko tako da ima više dostupnih priključaka za povezivanje uređaja s glavnim sustavom, slično kao i razdjelnik.Svi uređaji povezani putem USB čvorišta dijele propusnost dostupnu tom čvorištu.

USB čvorišta se često ugrađuju u opremu kao što su kućišta računala, tipkovnice, monitori ili pisači.Kada takav uređaj ima mnogo USB priključaka, svi oni obično proizlaze iz jednog ili dva interna USB čvorišta, a ne svaki port koji ima neovisni USB krug.

Fizički odvojena USB čvorišta dolaze u raznim oblicima: od vanjskih kutija (izgledaju slično Ethernet ili mrežnom čvorištu), do malih dizajna koji se mogu izravno priključiti na USB priključak (pogledajte sliku "kompaktnog dizajna").Čvorišta za "kratki kabel" obično koriste integrirani kabel od 6 inča (15 cm) kako bi malo udaljili malo čvorište od fizičkog zagušenja portova i povećali broj dostupnih priključaka.

Gotovo sva moderna prijenosna/prijenosna računala opremljena su USB priključcima, ali vanjski USB čvorište može konsolidirati nekoliko svakodnevnih uređaja (poput miša, tipkovnice ili pisača) u jedno čvorište kako bi se omogućilo spajanje i uklanjanje svih uređaja u jednom koraku.

Neka USB čvorišta mogu podržavati isporuku energije (PD) za punjenje baterije prijenosnog računala, ako su samonapajana i certificirana za to, ali se mogu nazvati jednostavnom priključnom stanicom zbog slične prirode da je potrebna samo jedna veza za punjenje baterije i spajanje perifernih uređaja.

number (9)

Fizički raspored

USB mreža je izgrađena od USB čvorišta povezanih nizvodno s USB priključcima, koji sami po sebi mogu potjecati iz USB čvorišta.USB čvorišta mogu proširiti USB mrežu na najviše 127 portova.USB specifikacija zahtijeva da čvorišta napajana sabirnicom (pasivna) nisu povezana u seriju s drugim čvorištima napajanim sabirnicom.

Ovisno o dobavljaču i dizajnu, USB priključci često su tijesno raspoređeni.Posljedično, uključivanje uređaja u jedan port može fizički blokirati susjedni priključak, osobito kada utikač nije dio kabela, već je sastavni dio uređaja kao što je USB flash pogon.Horizontalni niz horizontalnih utičnica može se lako izraditi, ali može uzrokovati da samo dva od četiri priključka budu upotrebljiva (ovisno o širini utikača).

Nizovi portova u kojima je orijentacija porta okomita na orijentaciju polja općenito imaju manje problema s blokadom.Vanjska čvorišta "Octopus" ili "Squid" (sa svakim priključkom na kraju vrlo kratkog kabela, često dugačkog oko 2 inča (5 cm)) ili čvorišta "zvjezdica" (sa svakim priključkom okrenutim u drugom smjeru, kao na slici ) u potpunosti izbjeći ovaj problem.

number (7)

Ograničenja duljine

USB kabeli ograničeni su na 3 metra (10 stopa) za USB 1.1 uređaje male brzine.Čvorište se može koristiti kao aktivni USB repetitor za produžavanje duljine kabela do 5 metara (16 stopa) istovremeno.Aktivni kabeli (koncentratori s jednim portom ugrađeni u specijalizirane konektore) obavljaju istu funkciju, ali budući da se napajaju striktno sabirnicom, za neke bi segmente vjerojatno bila potrebna USB čvorišta s vanjskim napajanjem.

number (3)

Vlast

Ačvorište na sabirnicu (pasivno čvorište)je čvorište koje svu svoju snagu crpi iz USB sučelja glavnog računala.Ne treba poseban priključak za napajanje.Međutim, mnogi uređaji zahtijevaju više energije nego što ova metoda može osigurati i neće raditi u ovoj vrsti čvorišta.Možda bi bilo poželjno koristiti čvorište na sabirnicu s vanjskim tvrdim diskovima s vlastitim napajanjem, jer se tvrdi disk možda neće okretati kada se računalo isključi ili uđe u stanje mirovanja dok se koristi čvorište s vlastitim napajanjem jer kontroler tvrdog diska nastavit će vidjeti izvor napajanja na USB priključcima.

Električna struja USB-a dodjeljuje se u jedinicama od 100 mA do maksimalno 500 mA po portu.Prema tome, kompatibilno čvorište s napajanjem sabirnice ne može imati više od četiri izlazna priključka i ne može ponuditi više od četiri jedinice struje od 100 mA ukupno dolaznim uređajima (budući da čvorište treba jednu jedinicu za sebe).Ako uređaj zahtijeva više jedinica struje nego što port na koji je priključen može opskrbiti, operativni sustav to obično izvještava korisnika.
Nasuprot tome, ačvorište s vlastitim pogonom (aktivno čvorište)preuzima svoju snagu od vanjske jedinice napajanja i stoga može osigurati punu snagu (do 500 mA) za svaki priključak.Mnoga čvorišta mogu raditi kao čvorišta s pogonom na sabirnicu ili sa samonapajanjem.
Međutim, na tržištu postoje mnoga čvorišta koja nisu usklađena s pravilima koja se hostu objavljuju kao samonapajana unatoč tome što se stvarno napajaju sabirnicom.Jednako tako, postoji mnogo nesukladnih uređaja koji koriste više od 100 mA bez najave ove činjenice.Ova čvorišta i uređaji dopuštaju veću fleksibilnost u korištenju energije (posebice, mnogi uređaji koriste daleko manje od 100 mA, a mnogi USB priključci mogu opskrbiti više od 500 mA prije isključivanja od preopterećenja), ali će vjerojatno učiniti probleme sa napajanjem teže je dijagnosticirati.

Neka čvorišta s vlastitim napajanjem ne isporučuju dovoljno snage za pokretanje opterećenja od 500 mA na svakom priključku.Na primjer, mnoga čvorišta sa sedam priključaka imaju napajanje od 1 A, dok u stvari sedam portova može izvući najviše 7 x 0,5 = 3,5 A, plus napajanje za samo čvorište.Dizajneri pretpostavljaju da će korisnik najvjerojatnije spojiti mnogo uređaja male snage i samo jedan ili dva koji zahtijevaju punih 500 mA.S druge strane, pakiranje nekih čvorišta s vlastitim napajanjem eksplicitno navodi koliko portova može istovremeno upravljati punim opterećenjem od 500 mA.Na primjer, pakiranje na čvorištu sa sedam priključaka može tvrditi da podržava najviše četiri uređaja s punim opterećenjem.
Čvorišta s dinamičkim pogonomsu čvorišta koja mogu raditi kao čvorišta s napajanjem sabirnice, kao i samonapajana čvorišta.Mogu se automatski prebacivati ​​između načina rada ovisno o tome je li dostupno zasebno napajanje ili ne.Iako prelazak s rada s napajanjem sabirnice na rad s vlastitim napajanjem ne zahtijeva nužno trenutne ponovne pregovore s hostom, prelazak s rada s vlastitim napajanjem na rad s napajanjem sabirnice može uzrokovati poništavanje USB veza ako su povezani uređaji prethodno zahtijevali više energije nego što je bilo dostupno u sabirnici. pogonski način rada.

number (2)

Ubrzati

Kako bi uređaji velike brzine (USB 2.0) mogli raditi u svom najbržem načinu rada, sva čvorišta između uređaja i računala moraju biti brza.Uređaji velike brzine trebali bi se vratiti na punu brzinu (USB 1.1) kada su priključeni na čvorište pune brzine (ili spojeni na stariji port računala pune brzine).Dok čvorišta velike brzine mogu komunicirati pri svim brzinama uređaja, promet male i pune brzine se kombinira i odvaja od prometa velike brzine putem translatora.Svaki prevoditelj transakcija odvaja promet manjim brzinama u svoj vlastiti skup, u biti stvarajući virtualnu sabirnicu pune brzine.Neki dizajni koriste prevoditelj jedne transakcije (STT), dok drugi dizajni imaju više prevoditelja (MTT).Posjedovanje više prevoditelja značajna je prednost kada se povezuje više uređaja velike brzine.

Važno je uzeti u obzir da se u uobičajenom jeziku (i često u marketingu proizvoda) USB 2.0 koristi kao sinonim za veliku brzinu.Međutim, budući da specifikacija USB 2.0, koja je uvela veliku brzinu, uključuje specifikaciju USB 1.1 tako da USB 2.0 uređaj nije potreban za rad velikom brzinom, svaki usklađeni uređaj pune ili male brzine i dalje može biti označen kao USB 2.0 uređaj.Dakle, ne rade sva USB 2.0 čvorišta velikom brzinom.

USB 3.0je treća velika verzija standarda Universal Serial Bus (USB) za povezivanje računala i elektroničkih uređaja.Između ostalih poboljšanja, USB 3.0 dodaje novu brzinu prijenosa koja se naziva SuperSpeedUSB (SS) koji može prenositi podatke brzinom do 5 Gbit/s (625 MB/s), što je oko 10 puta brže od standarda USB 2.0.Preporuča se da proizvođači razlikuju USB 3.0 konektore od svojih USB 2.0 kolega korištenjem plave (Pantone 300C) za standard-A utičnice i utikače, [4] i inicijala SS.

USB 3.1, objavljen u srpnju 2013., nasljednik je standarda koji zamjenjuje USB 3.0 standard.USB 3.1 čuva postojeću SuperSpeed ​​brzinu prijenosa, dajući mu novu oznaku USB 3.1 Gen 1, dok definira novi način prijenosa SuperSpeed+, nazvan USB 3.1 Gen 2 koji može prenositi podatke brzinom do 10 Gbit/s preko postojećeg tipa USB-a. A i USB-C konektori (1250 MB/s, dvostruko brže od USB 3.0).
USB 3.2, objavljen u rujnu 2017., zamjenjuje USB 3.1 standard.Zadržava postojeće USB 3.1 SuperSpeed ​​i SuperSpeed+ način rada podataka i uvodi dva nova SuperSpeed+načina prijenosa preko USB-C konektora koristeći rad s dvije trake, sa brzinama podataka od 10 i 20 Gbit/s (1250 i 2500 MB/s).

number (1)

Protokol

Svako čvorište ima točno jedan uzvodni port i nekoliko nizvodnih portova.Upstream port povezuje čvorište (izravno ili putem drugih čvorišta) s hostom.Ostala čvorišta ili uređaji mogu se priključiti na nizvodne portove.Tijekom normalnog prijenosa, čvorišta su u biti transparentna: podaci primljeni iz njegovog uzvodnog porta emitiraju se na sve uređaje priključene na njegove nizvodne priključke (slikovno opisano u specifikaciji USB 2.0 na slici 11-2, Povezivost za signalizaciju čvorišta).Podaci primljeni s nizvodnog priključka općenito se prosljeđuju samo na uzvodni priključak.Na ovaj način, ono što šalje host primaju svi čvorišta i uređaji, a ono što šalje uređaj prima host, ali ne i drugi uređaji (iznimka je signalizacija za nastavak).Nizvodno usmjeravanje je promijenjeno u USB 3.0 s dodatkom usmjeravanja od točke do točke: Niz rute poslan u zaglavlju paketa omogućuje USB 3.0 hostu da pošalje samo nizvodni paket na jedan odredišni port, smanjujući zagušenje i potrošnju energije.

Čvorišta nisu transparentna kada se bave promjenama statusa nizvodnih portova, kao što je umetanje ili uklanjanje uređaja.Konkretno, ako nizvodni port čvorišta promijeni status, ova promjena se rješava u interakciji između hosta i ovog čvorišta;sa svim čvorištima između hosta i "promijenjenog čvorišta" koji djeluju kao transparentni.

U tu svrhu, svako čvorište ima jednu krajnju točku prekida "1 IN" (adresa krajnje točke 1, smjer čvorište-host) koja se koristi za signaliziranje promjena u statusu nizvodnih portova.Kada netko priključi uređaj, čvorište detektira napon na D+ ili D- i signalizira umetanje hostu preko ove krajnje točke prekida.Kada host ispita ovu krajnju točku prekida, saznaje da je novi uređaj prisutan.Zatim nalaže čvorištu (putem zadane kontrolne cijevi) da resetira priključak na koji je novi uređaj bio priključen. Ovo resetiranje čini da novi uređaj preuzima adresu 0, a domaćin tada može izravno komunicirati s njim;ova interakcija će rezultirati time da će host dodijeliti novu (ne-nultu) adresu uređaju.

number (4)

Transakcioni prevoditelj

Svako USB 2.0 čvorište koje podržava viši standard od USB 1.1 (12 Mbit/s) prevodit će između nižeg standarda i višeg standarda pomoću onoga što se naziva translatorom (TT).Na primjer, ako je USB 1.1 uređaj spojen na priključak na USB 2.0 čvorištu, tada bi TT automatski prepoznao i preveo USB 1.1 signale na USB 2.0 na uzlaznoj vezi.Međutim, zadani dizajn je da svi uređaji nižeg standarda dijele isti translator i tako stvaraju usko grlo, konfiguraciju poznatu kao translator jedne transakcije.Posljedično, stvoreni su prevoditelji za više transakcija (Multi-TT) koji pružaju više transakcionih prevoditelja kako bi se izbjegla uska grla.Imajte na umu da USB 3.0 čvorišta trenutno ne izvode transakcioni prijevod na super-brzinu za USB 2.0 uređaje.

number (5)

Elektronički dizajn

Većina USB čvorišta koristi jedan ili više integriranih kontrolera (IC), od kojih je nekoliko dizajna dostupno od različitih proizvođača.Većina podržava sustav čvorišta s četiri priključka, ali čvorišta koja koriste 16-portne koncentratore također su dostupna u industriji.USB sabirnica omogućuje sedam kaskadnih razina portova.Korijensko čvorište je prva razina, a posljednji uređaji su na sedmom, što omogućuje 5 razina vrijednih čvorišta između njih.Maksimalan broj korisničkih uređaja smanjen je za broj čvorišta.S priključenih 50 čvorišta, maksimalni broj je 127− 50 = 77.

number (8)

Inverzna čvorišta ili čvorišta za dijeljenje (KVM)

Dostupna su i "razdjelna čvorišta", koja su zapravo suprotna od USB čvorišta, omogućujući nekoliko računala pristup (obično) jednoj periferiji.One mogu biti ručne, zapravo jednostavne sklopne kutije ili automatske, s ugrađenim mehanizmom koji prepoznaje koje računalo želi koristiti periferiju i prebacuje se u skladu s tim.Ne mogu dodijeliti pristup više od jednog računala odjednom.Neki modeli, međutim, imaju mogućnost zasebnog upravljanja više perifernih uređaja (npr. dva računala i četiri periferna uređaja, odvojeno dodjeljivanje pristupa).Jednostavniji prekidači obično su automatski, a ova značajka ih općenito stavlja na višu cijenu.Moderni prekidači za "tipkovnicu, video i miš" (KVM) također često mogu dijeliti USB uređaje između nekoliko računala.


  • Prethodno:
  • Sljedeći: