news

USB hub


Čas odeslání: září 01-2021

Rozbočovač USB je zařízení, které rozšiřuje jeden port USB (Universal Serial Bus) na několik, takže je k dispozici více portů pro připojení zařízení k hostitelskému systému, podobně jako prodlužovací kabel.Všechna zařízení připojená přes rozbočovač USB sdílejí šířku pásma dostupnou pro tento rozbočovač.

Rozbočovače USB jsou často zabudovány do zařízení, jako jsou počítačové skříně, klávesnice, monitory nebo tiskárny.Pokud má takové zařízení mnoho portů USB, všechny obvykle pocházejí z jednoho nebo dvou interních rozbočovačů USB, nikoli z každého portu s nezávislým obvodem USB.

Fyzicky oddělené USB rozbočovače mají širokou škálu tvarů: od externích boxů (vypadají podobně jako ethernetový nebo síťový rozbočovač) až po malé designy, které lze přímo zapojit do USB portu (viz obrázek „kompaktní design“).Rozbočovače s "krátkým kabelem" obvykle používají integrovaný 6palcový (15 cm) kabel k mírnému oddálení malého rozbočovače od fyzického zahlcení portů a zvýšení počtu dostupných portů.

Téměř všechny moderní notebooky/notebooky jsou vybaveny porty USB, ale externí rozbočovač USB může sloučit několik běžných zařízení (jako je myš, klávesnice nebo tiskárna) do jediného rozbočovače, což umožňuje připojení a odebrání všech zařízení v jednom kroku.

Některé rozbočovače USB mohou podporovat dodávku energie (PD) pro nabíjení baterie notebooku, pokud mají vlastní napájení a jsou k tomu certifikované, ale mohou být označovány jako jednoduchá dokovací stanice kvůli podobné povaze, kdy k nabíjení baterie potřebujete pouze jedno připojení. a připojit periferní zařízení.

number (9)

Fyzické uspořádání

Síť USB je vytvořena z rozbočovačů USB připojených k portům USB, které samy mohou pocházet z rozbočovačů USB.Rozbočovače USB mohou rozšířit síť USB na maximálně 127 portů.Specifikace USB vyžaduje, aby rozbočovače napájené ze sběrnice (pasivní) nebyly zapojeny do série s jinými rozbočovači napájenými ze sběrnice.

V závislosti na výrobci a designu jsou porty USB často blízko sebe.V důsledku toho může připojení zařízení do jednoho portu fyzicky blokovat sousední port, zejména pokud zástrčka není součástí kabelu, ale je integrální součástí zařízení, jako je USB flash disk.Horizontální pole horizontálních zásuvek může být snadno vyrobitelné, ale může způsobit, že budou použitelné pouze dva ze čtyř portů (v závislosti na šířce zástrčky).

Pole portů, ve kterých je orientace portů kolmá k orientaci pole, mají obecně méně problémů s blokováním.Externí rozbočovače "Octopus" nebo "Squid" (s každou zásuvkou na konci velmi krátkého kabelu, často kolem 2 palců (5 cm) dlouhého) nebo "hvězdové" rozbočovače (každý port směřuje jiným směrem, jak je znázorněno na obrázku ) se tomuto problému zcela vyhněte.

number (7)

Omezení délky

Kabely USB jsou u nízkorychlostních zařízení USB 1.1 omezeny na 3 metry (10 stop).Rozbočovač lze použít jako aktivní USB opakovač k prodloužení délky kabelu až na 5 metrů (16 stop) najednou.Aktivní kabely (jednoportové rozbočovače se speciálním konektorem) plní stejnou funkci, ale protože jsou napájeny výhradně sběrnicí, pro některé segmenty by pravděpodobně byly vyžadovány rozbočovače USB s externím napájením.

number (3)

Napájení

Asběrnicový rozbočovač (pasivní rozbočovač)je rozbočovač, který čerpá veškerou energii z rozhraní USB hostitelského počítače.Nepotřebuje samostatné napájení.Mnohá ​​zařízení však vyžadují více energie, než může tato metoda poskytnout, a v tomto typu rozbočovače nebudou fungovat.Může být žádoucí použít rozbočovač napájený ze sběrnice s externími pevnými disky s vlastním napájením, protože pevný disk se nemusí roztočit, když se počítač vypne nebo přejde do režimu spánku při použití rozbočovače s vlastním napájením, protože řadič pevného disku bude nadále vidět zdroj napájení na portech USB.

Elektrický proud USB je alokován v jednotkách 100 mA až do maximálního součtu 500 mA na port.Vyhovující rozbočovač napájený sběrnicí proto nemůže mít více než čtyři výstupní porty a nemůže nabídnout více než čtyři jednotky proudu 100 mA celkem pro navazující zařízení (protože rozbočovač potřebuje jednu jednotku pro sebe).Pokud zařízení vyžaduje více jednotek proudu, než je schopen dodávat port, do kterého je zapojeno, operační systém to obvykle oznámí uživateli.
Naproti tomu asamonapájecí rozbočovač (aktivní rozbočovač)odebírá energii z externího napájecího zdroje, a proto může poskytnout plný výkon (až 500 mA) každému portu.Mnoho rozbočovačů může fungovat jako rozbočovače napájené ze sběrnice nebo jako rozbočovače s vlastním napájením.
Na trhu však existuje mnoho nevyhovujících rozbočovačů, které se hostiteli oznámí jako samonapájecí, přestože jsou skutečně napájeny ze sběrnice.Stejně tak existuje mnoho nevyhovujících zařízení, která používají více než 100 mA, aniž by tuto skutečnost oznámili.Tyto rozbočovače a zařízení umožňují větší flexibilitu ve využívání energie (zejména mnoho zařízení používá mnohem méně než 100 mA a mnoho portů USB může dodávat více než 500 mA před vypnutím při přetížení), ale je pravděpodobné, že problémy s napájením se hůře diagnostikují.

Některé rozbočovače s vlastním napájením nedodávají dostatek energie pro napájení 500 mA zátěže na každém portu.Například mnoho rozbočovačů se sedmi porty má zdroj napájení 1 A, přičemž ve skutečnosti sedm portů může odebírat maximálně 7 x 0,5 = 3,5 A, plus napájení pro samotný rozbočovač.Návrháři předpokládají, že uživatel s největší pravděpodobností připojí mnoho nízkoenergetických zařízení a pouze jedno nebo dvě vyžadují plných 500 mA.Na druhé straně balení některých rozbočovačů s vlastním napájením výslovně uvádí, kolik portů může najednou zajistit plnou zátěž 500 mA.Například balení na rozbočovači se sedmi porty může tvrdit, že podporuje maximálně čtyři zařízení s plným zatížením.
Dynamicky poháněné nábojejsou rozbočovače, které mohou fungovat jako rozbočovače napájené ze sběrnice i jako rozbočovače s vlastním napájením.Mohou automaticky přepínat mezi režimy v závislosti na tom, zda je k dispozici samostatný zdroj napájení nebo ne.Zatímco přepnutí z provozu napájeného ze sběrnice na provoz s vlastním napájením nutně nevyžaduje okamžité opětovné vyjednávání s hostitelem, přepnutí z provozu s vlastním napájením na provoz napájený ze sběrnice může způsobit resetování připojení USB, pokud připojená zařízení dříve požadovala více energie, než je k dispozici ve sběrnici. napájený režim.

number (2)

Rychlost

Aby mohla vysokorychlostní zařízení (USB 2.0) pracovat v nejrychlejším režimu, musí být všechny rozbočovače mezi zařízeními a počítačem vysokorychlostní.Po připojení k vysokorychlostnímu rozbočovači (nebo připojení ke staršímu vysokorychlostnímu počítačovému portu) by vysokorychlostní zařízení měla přejít zpět na plnou rychlost (USB 1.1).Zatímco vysokorychlostní rozbočovače mohou komunikovat při všech rychlostech zařízení, nízkorychlostní a vysokorychlostní provoz je kombinován a oddělen od vysokorychlostního provozu prostřednictvím transakčního překladače.Každý transakční překladač segreguje provoz s nižší rychlostí do svého vlastního fondu, čímž v podstatě vytváří virtuální vysokorychlostní sběrnici.Některé návrhy používají jeden transakční překladač (STT), zatímco jiné návrhy mají více překladačů (MTT).Mít více překladačů je významnou výhodou, když jeden připojuje více vysokorychlostních zařízení s vysokou šířkou pásma.

Je důležité vzít v úvahu, že v běžném jazyce (a často produktovém marketingu) se USB 2.0 používá jako synonymum pro vysokou rychlost.Protože však specifikace USB 2.0, která zavedla vysokorychlostní, zahrnuje specifikaci USB 1.1, takže zařízení USB 2.0 nemusí pracovat vysokou rychlostí, jakékoli vyhovující zařízení s plnou nebo nízkou rychlostí může být stále označeno jako zařízení USB 2.0.Ne všechny rozbočovače USB 2.0 tedy pracují vysokou rychlostí.

USB 3.0je třetí hlavní verzí standardu Universal Serial Bus (USB) pro propojení počítačů a elektronických zařízení.Mezi další vylepšení přidává USB 3.0 novou přenosovou rychlost označovanou jako SuperSpeedUSB (SS), které dokáže přenášet data rychlostí až 5 Gbit/s (625 MB/s), což je asi 10krát rychlejší než standard USB 2.0.Doporučuje se, aby výrobci odlišili konektory USB 3.0 od jejich protějšků USB 2.0 použitím modré (Pantone 300C) pro zásuvky a zástrčky Standard-A[4] a iniciálami SS.

USB 3.1, vydaný v červenci 2013, je nástupnický standard, který nahrazuje standard USB 3.0.USB 3.1 zachovává stávající přenosovou rychlost SuperSpeed ​​a dává mu nové označení USB 3.1 Gen 1 a zároveň definuje nový režim přenosu SuperSpeed+, nazvaný USB 3.1 Gen 2, který dokáže přenášet data rychlostí až 10 Gbit/s přes stávající typ USB. Konektory A a USB-C (1250 MB/s, dvojnásobná rychlost oproti USB 3.0).
USB 3.2, vydaný v září 2017, nahrazuje standard USB 3.1.Zachovává stávající datové režimy USB 3.1 SuperSpeed ​​a SuperSpeed+ a zavádí dva nové režimy přenosu SuperSpeed+ přes konektor USB-C pomocí dvouproudového provozu s datovými rychlostmi 10 a 20 Gbit/s (1250 a 2500 MB/s).

number (1)

Protokol

Každý hub má přesně jeden upstream port a několik downstream portů.Upstream port připojuje rozbočovač (přímo nebo přes jiné rozbočovače) k hostiteli.K výstupním portům lze připojit další rozbočovače nebo zařízení.Během normálního přenosu jsou rozbočovače v podstatě transparentní: data přijatá z jejich upstream portu jsou vysílána do všech zařízení připojených k jejich downstream portům (obrázkově popsáno ve specifikaci USB 2.0 na obrázku 11-2, Hub Signaling Connectivity).Data přijatá z downstream portu jsou obecně předávána pouze do upstream portu.Tímto způsobem to, co odešle hostitel, přijmou všechny rozbočovače a zařízení a to, co odešle zařízení, přijme hostitel, ale ne ostatní zařízení (výjimkou je signalizace obnovení).Směrování směrem dolů bylo v USB 3.0 změněno přidáním směrování Point to Point: Řetězec směrování odeslaný v hlavičce paketu umožňuje hostiteli USB 3.0 odeslat paket směrem dolů pouze na jeden cílový port, čímž se snižuje přetížení a spotřeba energie.

Huby nejsou transparentní při řešení změn stavu downstream portů, jako je vkládání nebo odebírání zařízení.Konkrétně, pokud downstream port hubu změní status, je tato změna řešena v interakci mezi hostitelem a tímto hubem;přičemž jakékoli rozbočovače mezi hostitelem a „změněným rozbočovačem“ fungují jako transparentní.

Za tímto účelem má každý rozbočovač jeden koncový bod přerušení "1 IN" (adresa koncového bodu 1, směr hub-k-hostitel), který se používá k signalizaci změn stavu portů po proudu.Když někdo připojí zařízení, rozbočovač detekuje napětí na D+ nebo D- a signalizuje vložení hostiteli přes tento koncový bod přerušení.Když se hostitel dotazuje na tento koncový bod přerušení, zjistí, že je přítomno nové zařízení.Poté instruuje rozbočovač (prostřednictvím výchozí řídicí trubky), aby resetoval port, do kterého bylo připojeno nové zařízení. Tento reset způsobí, že nové zařízení zaujme adresu 0 a hostitel s ním pak může přímo komunikovat;tato interakce povede k tomu, že hostitel přiřadí zařízení novou (nenulovou) adresu.

number (4)

Transakční překladač

Jakýkoli rozbočovač USB 2.0, který podporuje vyšší standard než USB 1.1 (12 Mbit/s), bude překládat mezi nižším standardem a vyšším standardem pomocí toho, co se nazývá transakční překladač (TT).Pokud je například zařízení USB 1.1 připojeno k portu na rozbočovači USB 2.0, pak TT automaticky rozpozná a převede signály USB 1.1 do USB 2.0 na uplinku.Výchozí návrh je však takový, že všechna zařízení nižšího standardu sdílejí stejný transakční překladač, a tak vytvářejí úzké místo, konfiguraci známou jako překladač jedné transakce.V důsledku toho byly vytvořeny multitransakční překladače (Multi-TT), které poskytují více transakčních překladačů, takže se zabrání úzkým místům.Pamatujte, že rozbočovače USB 3.0 v současné době neprovádějí transakční převod na superrychlost pro zařízení USB 2.0.

number (5)

Elektronický design

Většina rozbočovačů USB používá jeden nebo více integrovaných řadičů (IC), z nichž je k dispozici několik provedení od různých výrobců.Většina podporuje systém čtyřportových rozbočovačů, ale v tomto odvětví jsou k dispozici také rozbočovače využívající 16portové řadiče rozbočovačů.USB sběrnice umožňuje sedm kaskádových úrovní portů.Kořenový rozbočovač je první vrstva a poslední zařízení jsou na sedmé vrstvě, což umožňuje mezi nimi 5 vrstev hub.Maximální počet uživatelských zařízení je snížen o počet hubů.S 50 připojenými náboji je maximální počet 127− 50 = 77.

number (8)

Inverzní nebo sdílené rozbočovače (KVM)

K dispozici jsou také „rozbočovače pro sdílení“, které jsou ve skutečnosti opakem rozbočovače USB a umožňují několika počítačům přístup (obvykle) k jedné periferii.Mohou být buď manuální, v podstatě jednoduchá spínací skříňka, nebo automatická, obsahující mechanismus, který rozpozná, který počítač si přeje použít periferii a podle toho přepne.Nemohou udělit přístup k více než jednomu počítači najednou.Některé modely však mají možnost ovládat více periferií samostatně (např. dva počítače a čtyři periferie, přidělování přístupu samostatně).Jednodušší přepínače mají tendenci být automatické a tato funkce je obecně řadí také do vyšší cenové kategorie.Moderní přepínače „klávesnice, videa a myši“ (KVM) mohou také často sdílet USB zařízení mezi několika počítači.


  • Předchozí:
  • Další: