Сколько устройств можно подключить к USB-концентратору и как распределено между ними питание?

Можно ли подключить USB-концентратор к концентратору, который подключен к концентратору и концентратору и . и . и к ноутбуку?

Я думал, что будут некоторые «накладные расходы», как если бы без хаба у нас было 100%, с хабом мы теряем 1% на накладные и оставалось 99% для разделения, и если я добавлю его в другой хаб, я потеряю еще 1% накладных расходов, но верно ли это предположение?

Распределена ли мощность между устройствами равномерно? так что если у меня 5 подключенных к хабу, каждый получит 20%? И что, если один из них «закончил использовать» (например, я заряжаю iPhone, и он уже на 100% / или я говорю, что я подключаюсь к внешней мыши, но мышь выключена), питание остальных 4 остается ограниченным на 20% до 5-го прилагается?

2 ответа 2

Статья в Википедии расскажет вам все, что вам нужно знать, но в основном вы можете иметь до 127 устройств, в том числе и сами концентраторы при последовательном подключении. Каждому устройству доступно определенное количество от порта, к которому оно подключено, а не от деления на основе количества подключенного устройства. Каждый порт подает на подключенное устройство не менее 4,75 В, не более 5,25 В и до 500 мА. Концентратор может подавать не более 500 мА при общей нагрузке. Если устройству требуется более 500 мА, оно должно потреблять внешнее питание. Если концентратор подает питание нескольким устройствам, то энергопотребление распределяется между ними по мере необходимости (все устройства запускаются с низким энергопотреблением (100 мА), но могут переключаться в режим высокой мощности после и потреблять ток по мере необходимости, если доступно). ). Если концентратор питается от другого порта USB и не имеет внешнего источника питания, он будет подавать не более 100 мА на любой порт в любой момент времени.

USB как спецификация зарядки аккумулятора работает иначе. Если вы подключите телефон к компьютеру, он будет заряжаться не так, как при подключении к стене или к вашему автомобилю. При подключении к компьютеру вы ограничены указанными выше ограничениями, поскольку он рассматривается как подключенное устройство, но к стене или вашему автомобилю он может тянуть до 1,8 А (хотя 1,5 является довольно стандартным для выделенных портов зарядки).

РЕДАКТИРОВАТЬ: Обновленный пост после прочтения спецификаций немного более подробно.

Интерфейс USB. Еще немного теории.

Появилось немного свободного времени, и я решил написать небольшую «внеплановую» статью.

Итак, из предыдущей статьи, мы знаем, что для обмена данными используются некие виртуальные каналы – «конечные точки». Давайте рассмотрим, как происходит обмен.

Обмен данными по USB

Нужно помнить, что интерфейс USB предусматривает использование разветвлителей – хабов. Более того, допускается каскадное включение хабов. Следовательно, необходимо как-то идентифицировать конкретное USB устройство в «гирлянде» из хабов и USB устройств. Для этого каждому устройству присваивается адрес.

Здесь остановимся немного подробнее. Адрес кодируется 7 битами. Изначально (в момент подключения), устройство, грубо говоря, само себе назначает адрес 0. Этот адрес зарезервирован стандартом как раз для вновь подключаемых устройств. Далее, в процессе инициализации (об этом поговорим позже), хост присваивает устройству уникальный адрес отличный от 0, а адрес 0 «освобождается» для вновь подключаемых устройств.

И так, для того чтобы передать данные конкретному устройству, нужно знать адрес устройства и номер виртуального канала «внутри» устройства (адрес «конечной точки»).

Как мы уже выяснили, сразу после включения, устройство имеет особый, «нулевой» адрес. Каждое устройство, согласно стандарту, имеет «нулевую конечную точку» типа Control. Соответственно, сразу после подключения, хост может начинать обмениваться данными с новым устройством (адрес = 0, номер конечной точки = 0).

Рассмотрим, как происходит обмен данными.

Инициатором обмена всегда выступает хост. Устройство не может начать передачу данных по собственной инициативе. Хост поочередно (емнип, с интервалом в 1 мс, но «низкоскоростные» устройства могут опрашиваться не каждый раз, а, например, раз за 10 циклов опроса) опрашивает все подученные устройства. Каждый раз, при опросе, устройство может получить данные от хоста и отправить данные хосту.

Сам обмен осуществляется пакетами. Стандартом предусмотрено несколько типов пакетов. «Побайтно» мы пока разбирать пакеты не будем, но коснемся этого вопроса в практической части.

Дело в том, что часть работы по формированию и передаче пакетов (например, вопросы синхронизации, расчет контрольных сумм и т. д.) возьмет на себя USB периферия МК. Для тех, кто хочет сразу углубиться в биты и байты могу порекомендовать ознакомиться с разделом 8 официальной спецификации USB 2.0

Пока нам достаточно знать, что существуют «пакеты данных» и несколько типов «служебных пакетов».

USB и Plug and Play

Давайте рассмотрим, что с нашим устройством будет происходить дальше, после того как хост определил подключение нового устройства и готов начать обмен данными. Нам нужно ненадолго подняться на «высокий» уровень – уровень ОС.

Дело в том, что в стандарт USB поддерживает концепцию Plug and Play (подключи и играй). Данная концепция подразумевает, что пользователю достаточно «воткнуть» устройство в соответствующий порт ПК. Дальше ОС автоматически определит тип подключенного устройства, найдет подходящий для данного устройства драйвер, сконфигурирует устройство и т. д. (правда, это конечно в идеале :))

Для того чтобы вся эта красота работала, стандартом USB предусмотрены некие общие требования для всех устройств:

1. Каждое устройство содержит «собственное описание» (дескриптор устройства).

2. Есть некий, общий для всех USB устройств, механизм который позволяет ОС прочитать дескриптор устройства для того, чтобы идентифицировать устройство, узнать его характеристики.

3. Есть некий, общий для всех USB устройств, механизм который позволяет ОС выполнить первичную конфигурацию устройства (например, присвоить устройству новый адрес, о чем мы говорили выше).

Данными вещами (чтение дескриптора устройства, идентификация устройства) занимается некая служба ОС, которая отвечает за базовую поддержку USB.
После того как устройство будет идентифицировано и проведена некая первичная инициализация, данная служба передаст управление устройством драйверу, который «закреплен» за данным типом устройств (или конкретно за этим устройством).

Что будет, если служба не сможет найти «подходящий» драйвер для данного устройства знают все 🙂

Теперь возвращаемся на наш «низкий» уровень.

Начало работы с устройством. Стандартные заросы.

На практике, для чтения дескриптора устройства и первичной инициализации используются та самая «нулевая конечная точка». Есть несколько предусмотренных стандартом запросов (Standard Device Requests), которые должны обрабатываться всеми USB устройствами. Пока приведу несколько примеров таких запросов:

GET_DESCRIPTOR – запрос на получения дескриптора устройства. Данный запрос содержит дополнительную информацию о том, какой именно дескриптор должно вернуть (в устройстве «хранится» несколько разных дескрипторов, но об этом позже).

GET_CONFIGURATION – запрос на получение текущей конфигурации устройства.

SET_ADDRESS – данный запрос используется для присвоения устройству «нормального» (отличного от 0) адреса. Сам адрес содержится в запросе.

Нужно понимать, что запрос — это не более чем стандартизированная структура данных, которая содержит код запроса (bRequest) и дополнительные данные. Ответы на каждый из запросов тоже, естественно, стандартизированы.

Кроме стандартных запросов, которые устройство «обязано» поддерживать, можно определить «свои» запросы, специфические для конкретного устройства (класса устройств).

Детально со всей «кухней» запросов и ответов мы познакомимся в «практической» части.

Заодно, для того чтобы показать как выглядит тот самый дескриптор устройства приведу пример:

Пока это просто иллюстрация того, как выглядит дескриптор, вникать в значение полей не стоит, этим мы займемся в следующей статье.

На этом, предлагаю завязывать с голой теорией и постепенно переходить к практике. В следующей статье начнем потихоньку писать код.

Извиняюсь за отсутствие в статье наглядности (иллюстраций, схем и т. д.) о чем было справедливо замечено в комментариях к предыдущей статье. В следующей статье попытаюсь исправиться.

Комментарии ( 33 )

емнип, с интервалом в 1 мс, но «низкоскоростные» устройства могут опрашиваться не каждый раз, а, например раз за 10 циклов опроса

Поддерживает ли компьютер USB 3.0 – что нужно знать о разъёме USB 3, USB 3.1, USB 3.2 и USB-C

USB 3.0 – это стандарт универсальной последовательной шины (USB), выпущенный в ноябре 2008 года. Большинство новых компьютеров и устройств, выпускаемых сегодня, поддерживают USB 3.0, его иногда называют SuperSpeed USB.

Устройства, соответствующие стандарту USB 3.0, теоретически могут передавать данные с максимальной скоростью 5 Гбит/с или 5120 Мбит/с. Это резко контрастирует с предыдущими стандартами USB, такими как USB 2.0, который, в лучшем случае, мог передавать данные только на скорости 480 Мбит/с, а USB 1.1 мог «похвастаться» максимальной скоростью 12 Мбит/с.

USB 3.2 является обновленной версией USB 3.1 (SuperSpeed+) и является новейшим стандартом USB. Он увеличивает теоретическую максимальную скорость до 20 Гбит/с (20480 Мбит/с), а USB 3.1 обеспечивает максимальную скорость 10 Гбит/с (10240 Мбит/с).

Старые USB-устройства, кабели и адаптеры могут быть физически совместимы с USB 3.0, но если вам нужна максимально возможная скорость передачи данных, все устройства должны поддерживать USB 3.0.

Хотя были и другие попытки создания простой в использовании системы подключения для компьютеров и периферийных устройств, USB, пожалуй, был первым, кто стал стандартом практически на каждом компьютере, независимо от производителя.

Итерации разъема USB

• USB 1.1 появился, предоставив подключение по принципу «включай и работай», которое поддерживает скорость от 1,5 Мбит/с до 12 Мбит/с. USB 1.1 не был «демоном скорости», но его было достаточно для работы с компьютерными мышами, клавиатурами, модемами и другими медленными периферийными устройствами.
• USB 2 поднял скорость до 480 Мбит/с. Несмотря на то, что достичь максимальной скорости было сложно, это было значительное улучшение. Внешние жесткие диски с использованием USB 2 стали популярным способом расширения хранилища. Улучшенная скорость и пропускная способность сделали USB 2 хорошим выбором для многих других периферийных устройств, включая сканеры, камеры и видеокамеры.
• USB 3 обеспечил новый уровень производительности благодаря новому методу передачи данных Super Speed, который дает USB 3 теоретическую максимальную скорость 5 Гбит/с.

При реальном использовании ожидаемая максимальная скорость 4 Гбит/с, а скорость непрерывной передачи 3,2 Гбит/с.

Это достаточно быстро, чтобы не дать большинству современных жестких дисков переполнить соединение данными. И этого достаточно быстро для использования большинства твердотельных накопителей на основе SATA, особенно если внешний корпус поддерживает UASP (USB Attached SCSI Protocol).

Высокая скорость – не единственное улучшение USB 3. Он использует два однонаправленных канала передачи данных, один для передачи и один для получения, поэтому вам больше не нужно ждать очистки шины перед отправкой информации.

USB 3.1 Gen 1 имеет практически те же характеристики, что и USB 3, но может быть объединен с разъемом USB Type-C (подробности ниже) для обеспечения до 100 Вт дополнительной мощности и возможности передачи видеосигналов DisplayPort или HDMI.

USB 3.1 Gen 2 удваивает теоретическую скорость передачи USB 3.0 до 10 Гбит/с, что соответствует скорости передачи оригинальной спецификации Thunderbolt. USB 3.1 Gen 2 можно комбинировать с новым разъемом USB Type-C, чтобы включить возможности подзарядки, а также DisplayPort и HDMI видео.

USB Type-C (также называемый USB-C) – это механический стандарт для компактного порта USB, который можно использовать (но не обязательно) со спецификациями USB 3.1 Gen 1 или USB 3.1 Gen 2.

Читайте также:  Windows 10 подключение проектора через hdmi

Характеристики порта USB-C и кабеля допускают обратимое соединение, поэтому кабель USB-C можно подключать в любой ориентации. Это значительно упрощает подключение кабеля USB-C к порту USB-C.

Он также имеет возможность поддерживать большее количество линий передачи данных, обеспечивая скорость передачи данных до 10 Гбит/с, а также поддерживает видео DisplayPort и HDMI.

И последнее, но не менее важное: USB-C имеет большую мощность (до 100 Вт), что позволяет использовать порт USB-C для питания или зарядки большинства ноутбуков.

Стандарты разъема USB 3.0

• Тип USB A: эти разъёмы, официально называемые USB 3.0 Standard-A, представляют собой простые прямоугольные типы разъемов USB, такие как разъем на конце флэш-накопителя. Разъемы и розетки USB 3.0 тип A физически совместимы с разъемами USB 2.0 и USB 1.1.
• Тип USB B: эти разъемы, официально называемые USB 3.0 Standard-B и USB 3.0 Powered-B, имеют квадратную форму с большой выемкой сверху и обычно присутствуют на принтерах и других крупных устройствах. Штекеры USB 3.0 типа B несовместимы с розетками типа B более старых стандартов USB, но вилки этих более старых стандартов совместимы с розетками USB 3.0 типа B.
• USB Micro-A: разъемы USB 3.0 Micro-A представляют собой прямоугольные, «состоящие из двух частей» разъемы, которые встречаются на многих смартфонах и аналогичных портативных устройствах. Разъемы USB 3.0 Micro-A совместимы только с гнездами USB 3.0 Micro-AB, но более старые разъемы USB 2.0 Micro-A будут работать с гнездами USB 3.0 Micro-AB.
• USB Micro-B: разъемы USB 3.0 Micro-B очень похожи на их аналоги Micro-A и встречаются на аналогичных устройствах. Разъемы USB 3.0 Micro-B совместимы только с разъемами USB 3.0 Micro-B и USB 3.0 Micro-AB. Старые разъемы USB 2.0 Micro B также физически совместимы с гнездами USB 3.0 Micro-B и USB 3.0 Micro-AB.

Спецификация USB 2.0 включает в себя разъемы USB Mini-A и USB Mini-B, а также разъемы USB Mini-B и USB Mini-AB, но USB 3.0 не поддерживает эти разъемы. Если вы сталкиваетесь с этими разъемами, они должны быть разъемами USB 2.0.

Не уверены, является ли устройство, кабель или порт стандартом USB 3.0? Хорошим признаком соответствия USB 3.0 является тот факт, что пластмасса, окружающая вилку или розетку, имеет синий цвет . Хотя это не требуется, спецификация USB 3.0 рекомендует синий цвет, чтобы отличать кабели от тех, которые предназначены для USB 2.0.

Совместимость USB 3

С самого начала USB 3 был разработан для поддержки USB 2. Все устройства USB 2.x должны работать при подключении к компьютеру, оборудованному USB 3. Аналогично, периферийное устройство USB 3 должно работать с портом USB 2, но это немного рискованно, так как это зависит от типа устройства USB 3. Пока устройство не зависит от одного из улучшений, сделанных в USB 3, оно должно работать с портом USB 2.

Что насчет USB 1.1? Насколько мы можем судить, в спецификации USB 3 отсутствует поддержка USB 1.1. Но большинство периферийных устройств, включая современные клавиатуры и мыши, являются устройствами USB 2. Вероятно, вам придётся довольно глубоко залезть в свой шкаф, чтобы найти устройство USB 1.1.