В поисках идеального хаба

    Проанализировав публикацию «Кратко об идеальном 7-и портовом USB 3.0 хабе ORICO» и комментарии к ней, можно сказать, что концепция идеального USB 3.0 концентратора (короче и лучше — хаба) сводится к двум постулатам:
    • любое USB-устройство, требующее зарядки, можно запитать, подключив к произвольному порту USB-хаба;
    • все порты USB-хаба могут вести обмен на любой скорости, независимо от состояния других портов этого хаба.

    Давайте сообразим, насколько модель идеального хаба соотносится с реальностью?

    Спецификации и схемотехника


    Требование заряжать периферию, подключенную к USB-хабу, категорично связано с наличием внешнего питания. Сегодня хост-контроллеры в большинстве случаев находятся на компактных устройствах, способных работать и автономно. В связи с этим идеальной была бы ситуация, когда маломощные планшеты, ноутбуки, смартфоны делились интеллектом с прожорливой USB-периферией, а за удовлетворением аппетитов отвечало бы промежуточное и отнюдь не слабое звено в виде запитаного от сети хаба USB 3.0.

    Спецификация Battery Charging

    Для решения поставленной задачи IT-сообщество предложило две спецификации, которые с рядом оговорок постепенно внедряются в жизнь. Данный вопрос хорошо освещен в интернет-публикациях, в частности прикладное исследование по реализации Battery Charging изложено в статье «Зарядка планшета от USB: вопрос остался открытым». Модель обеспечения электропитания, описанная в документе Universal Serial Bus Power Delivery Specification, призвана обеспечить до 100 ватт по USB. С ее реализацией дело обстоит еще хуже. Фактически, рассчитывать на силу тока в 5 ампер и напряжение питания в 20 вольт от USB пока не приходится.

    imageПриобретая USB 3.0 хаб стоит озаботиться, чтобы покупка не только радовала глаз, но и заряжала все, что способно питаться от USB-шины. К сожалению, в магазине не всегда удается узнать, на каком чипсете собран девайс. Но даже в тех случаях, когда известны производитель контроллера и его модель, зачастую недостаточно информации о поддержке спецификации Battery Charging. Что касается USB-контроллеров от VIA Labs, отчасти этот пробел освещен в статье «Hub USB 3.0: сложности выбора». При детальном анализе описаний контроллеров VIA настораживает одна деталь: в документации используется фраза Vendor Specific Charging Modes, которая касается изделий Apple и RIM (читай — BlackBerry). Есть подозрение, что не у всех USB-хабов эта функциональность — врожденное качество.

    Схемотехника цепей питания

    Не последнее значение при выборе идеального USB-хаба имеют схемотехнические решения. В упомянутой выше статье про ORICO уже акцентировалось внимание на том, что коммутации питания должна исключить короткое замыкание между линиями +5V USB-порта компьютера и источника питания хаба. Не менее важной является и грамотная реализация цепей питания по обеспечению требуемой нагрузочной способности. Мы уже сталкивались с этой проблемой, знакомясь с особенностями планшета ASUS Vivo Tab TF600T. Похоже, что Vendor Specific модели зарядки от USB выставляют жесткие требования именно по нагрузочной способности USB-порта.

    Как следствие из всего выше сказанного, в качестве одного из требований, предъявляемых к идеальному USB-хабу, должна быть эффективная токовая защита. Очевидно, что применение самовосстанавливающихся предохранителей предпочтительнее плавких, требующих замены после аварии по питанию.

    Фактор риска

    При выборе USB 3.0 хаба потенциального владельца следует предостеречь от грубой ошибки — надеяться на возможности зарядки USB-устройств исключительно на основании заявленной поддержки спецификации Battery Charging контроллером хаба. Это также зависит от факторов, не связанных с функциональностью чипсета: от цепей питания, от содержимого EPROM, качества соединительных проводников и разъемов, подавления помех по питанию при скачкообразных изменениях тока, номиналов предохранителей. Но главное — от реализации сигнального протокола, использующего линии Data+ и Data- интерфейса USB 2.0 для организации интеллектуального взаимодействия заряжающего и заряжаемого устройств. И только последний фактор определяется функциональностью микросхемы контроллера хаба.

    USB 2.0 и SuperSpeed одновременно


    В комментариях к статье про ORICO поднимается важнейший вопрос функциональности USB3-хаба: его порты не могут вести обмен данными на любой скорости. Подключение USB2-устройства приводит к снижению скорости обмена на других портах с SuperSpeed до HighSpeed.

    А ведь требования, выдвигаемые к независимой работе портов идеального USB-хаба, не противоречат спецификации на универсальную последовательную шину! Согласно этому документу, USB3-хаб состоит из двух относительно взаимонезависимых хабов, обеспечивающих USB2 и USB3 подключения. Спецификация USB 3.0, делая исключение для USB3-хаба, в отличие от обычного USB-устройства разрешает ему использовать USB2 и USB3 линии одновременно. Это является необходимым условием для обеспечения одновременной работы режимов HighSpeed и SuperSpeed.

    В связи с этим цитата из superuser.com, где говорится о нетривиальной задаче по разработке независимой модели USB3-хаба парируется цитатой из первоисточника: «Note that a USB 3.0 hub is the only that is allowed to operate at both USB 2.0 and SuperSpeed simultaneously»:

    Спецификация USB 3.0 о независимой работе USB-портов (Speed Dependent Descriptions)

    Программная модель USB3-хаба

    Хаб для USB 3.0 должен быть построен на основе унифицированной программной модели, определенной в рамках Hub Class Specification. Его базовая функциональность должна обеспечиваться до старта ОС под управлением firmware и других процедур, работающих до загрузки device-specific драйверов.

    Критерием в данном случае должно быть обеспечение поддержки хаба со стороны firmware в рамках Legacy BIOS и UEFI, возможность загрузки ОС с устройств, подключенных через порты данного хаба, а равно использование клавиатуры или мыши в процедурах CMOS Setup.
    • +5
    • 15.7k
    • 4
    Share post
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 4

      0
      Я бы добавил, что в текущих реалиях хаб должен поддерживать спецификацию USB3.1.
      Рассуждения на тему выглядят интересно. а удалось ли найти что-то подобное в итоге?
        0
        Аргумент про 3.1 специально не обсуждался (держали в рукаве :), потому что и три-нольных устройств приемлемого качества в торговой сети не обнаружено. Даже про USB Power Delivery (это там, где 100 Ватт по шине) не стоило говорить в практической плоскости. Пожалуй, ORICO — действительно, одно из неплохих решений (с оговорками про независимую работу портов, конечно). Но это же «посылторг» :)
          0
          Стандарт Power delivery насколько я помню определяет, уровни мощности зарядки. Для большинства девайсов(Планшеты-смартфон) достаточно будет 36 ваттной версии PD.

          Так есть в итоге продукты с независимой работой портов?
        0
        У нас в торговой сети обнаружены только девайсы, построенные на безнадежно устаревшем VIA VL810. Естественно, что ни о какой независимости там не может быть и речи. И это при весьма недемократичной цене. По итогам испытаний ORICO понятно, что это касается и VIA VL812.

        К сожалению, у Renesas нет предложений по компонентной базе на сей счет. У Cypress хотя и есть (см., например, CYUSB3328-88LTXC), но дешевых китайских хабов на них что-то не видно. Прежде их USB 2.0 хабы были лучшими.

        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.