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:
Давайте сообразим, насколько модель идеального хаба соотносится с реальностью?
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.
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.
Приобретая 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.
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.
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.
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»:
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.
- 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.
Приобретая 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»:
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.
