news

concentrador USB


Hora de publicació: 01-set-2021

Un concentrador USB és un dispositiu que expandeix un únic port de bus sèrie universal (USB) en diversos de manera que hi hagi més ports disponibles per connectar dispositius a un sistema host, de manera similar a una regleta d'alimentació.Tots els dispositius connectats mitjançant un concentrador USB comparteixen l'ample de banda disponible per a aquest concentrador.

Els concentradors USB sovint s'incorporen a equips com ara caixes d'ordinador, teclats, monitors o impressores.Quan un dispositiu d'aquest tipus té molts ports USB, tots solen derivar d'un o dos concentradors USB interns en lloc de que cada port tingui circuits USB independents.

Els concentradors USB físicament separats tenen una gran varietat de factors de forma: des de caixes externes (que semblaven a un concentrador Ethernet o de xarxa), fins a petits dissenys que es poden connectar directament a un port USB (vegeu la imatge del "disseny compacte").Els concentradors de "cable curt" solen utilitzar un cable integral de 6 polzades (15 cm) per allunyar lleugerament un concentrador petit de la congestió del port físic i augmentar el nombre de ports disponibles.

Gairebé tots els ordinadors portàtils/portàtils moderns estan equipats amb ports USB, però un concentrador USB extern pot consolidar diversos dispositius quotidians (com un ratolí, un teclat o una impressora) en un únic concentrador per permetre la connexió i l'eliminació de tots els dispositius en un sol pas.

Alguns concentradors USB poden admetre el subministrament d'energia (PD) per carregar la bateria del portàtil, si són autoalimentats i estan certificats per fer-ho, però es pot denominar una estació d'acoblament simple a causa de la naturalesa semblant de necessitar només una connexió per carregar la bateria. i connectar perifèrics.

number (9)

Disposició física

Una xarxa USB es construeix a partir de concentradors USB connectats aigües avall a ports USB, que ells mateixos poden provenir de concentradors USB.Els concentradors USB poden estendre una xarxa USB fins a un màxim de 127 ports.L'especificació USB requereix que els concentradors (passius) alimentats per bus no estiguin connectats en sèrie a altres concentradors alimentats per bus.

Segons el venedor i el disseny, els ports USB solen estar molt espaiats.En conseqüència, connectar un dispositiu a un port pot bloquejar físicament un port adjacent, especialment quan l'endoll no forma part d'un cable, sinó que és integral d'un dispositiu com una unitat flash USB.Una sèrie horitzontal d'endolls horitzontals pot ser fàcil de fabricar, però pot fer que només dos de cada quatre ports es puguin utilitzar (segons l'amplada de l'endoll).

Les matrius de ports en què l'orientació del port és perpendicular a l'orientació de la matriu generalment tenen menys problemes de bloqueig.Concentradors externs "Octopus" o "Squid" (amb cada endoll al final d'un cable molt curt, sovint al voltant de 2 polzades (5 cm) de llarg), o concentradors "estrella" (amb cada port mirant en una direcció diferent, com es mostra a la imatge). ) evitar aquest problema completament.

number (7)

Limitacions de longitud

Els cables USB estan limitats a 3 metres (10 peus) per als dispositius USB 1.1 de baixa velocitat.Un concentrador es pot utilitzar com a repetidor USB actiu per ampliar la longitud del cable fins a 5 metres (16 peus) de longitud alhora.Els cables actius (concentradors d'un port incrustats en connectors especialitzats) fan la mateixa funció, però com que estan estrictament alimentats per bus, probablement caldrien concentradors USB alimentats externament per a alguns dels segments.

number (3)

Poder

Aconcentrador alimentat per bus (concentrador passiu)és un concentrador que treu tota la seva potència de la interfície USB de l'ordinador amfitrió.No necessita una connexió d'alimentació independent.Tanmateix, molts dispositius requereixen més potència de la que pot proporcionar aquest mètode i no funcionaran en aquest tipus de concentrador.Pot ser desitjable utilitzar un concentrador alimentat per bus amb discs durs externs autoalimentats, ja que és possible que el disc dur no s'apaga quan l'ordinador s'apaga o entra en mode de suspensió mentre s'utilitza un concentrador autoalimentat des del controlador del disc dur. continuaria veient una font d'alimentació als ports USB.

El corrent elèctric d'un USB s'assigna en unitats de 100 mA fins a un total màxim de 500 mA per port.Per tant, un concentrador alimentat per bus compatible no pot tenir més de quatre ports aigües avall i no pot oferir més de quatre unitats de corrent de 100 mA en total als dispositius aigües avall (ja que el concentrador necessita una unitat per a si mateix).Si un dispositiu requereix més unitats de corrent de les que el port al qual està connectat és capaç de subministrar, el sistema operatiu normalment ho informa a l'usuari.
En canvi, aconcentrador autoalimentat (concentrador actiu)pren la seva energia d'una font d'alimentació externa i, per tant, pot proporcionar tota la potència (fins a 500 mA) a cada port.Molts concentradors poden funcionar com a concentradors alimentats per bus o autoalimentats.
Tanmateix, hi ha molts concentradors que no compleixen els requisits al mercat que s'anuncien a l'amfitrió com a autoalimentats tot i que realment estan alimentats per bus.Igualment, hi ha molts dispositius no compatibles que utilitzen més de 100 mA sense anunciar aquest fet.Aquests concentradors i dispositius permeten més flexibilitat en l'ús de l'energia (en particular, molts dispositius utilitzen molt menys de 100 mA i molts ports USB poden subministrar més de 500 mA abans d'apagar-se per sobrecàrrega), però és probable que problemes d'energia més difícils de diagnosticar.

Alguns concentradors autoalimentats no proporcionen prou potència per conduir una càrrega de 500 mA a cada port.Per exemple, molts concentradors de set ports tenen una font d'alimentació d'1 A, quan de fet set ports podrien consumir un màxim de 7 x 0,5 = 3,5 A, més potència per al propi concentrador.Els dissenyadors assumeixen que l'usuari probablement connectarà molts dispositius de baixa potència i només un o dos que requereixin 500 mA complets.D'altra banda, l'embalatge d'alguns concentradors autoalimentats indica explícitament quants dels ports poden conduir una càrrega completa de 500 mA alhora.Per exemple, l'embalatge d'un concentrador de set ports pot afirmar que admet un màxim de quatre dispositius de càrrega completa.
Hubs d'alimentació dinàmicasón concentradors que poden funcionar com a concentradors autoalimentats i alimentats per bus.Poden canviar automàticament entre els modes en funció de si hi ha una font d'alimentació independent disponible o no.Tot i que el canvi de l'operació alimentada per bus a l'autoalimentada no requereix necessàriament renegociacions immediates amb l'amfitrió, el canvi d'una operació autoalimentada a una alimentada per bus pot provocar que les connexions USB es restableixin si els dispositius connectats prèviament demanaven més potència que la disponible al bus. mode alimentat.

number (2)

Velocitat

Per permetre que els dispositius d'alta velocitat (USB 2.0) funcionin en el seu mode més ràpid, tots els concentradors entre els dispositius i l'ordinador han de ser d'alta velocitat.Els dispositius d'alta velocitat haurien de tornar a la velocitat màxima (USB 1.1) quan es connecten a un concentrador de velocitat total (o connectats a un port d'ordinador de velocitat completa anterior).Si bé els concentradors d'alta velocitat poden comunicar-se a totes les velocitats del dispositiu, el trànsit de velocitat baixa i completa es combina i segrega del trànsit d'alta velocitat mitjançant un traductor de transaccions.Cada traductor de transaccions segrega el trànsit de menor velocitat en el seu propi grup, creant essencialment un bus virtual a tota velocitat.Alguns dissenys utilitzen un traductor de transacció única (STT), mentre que altres dissenys tenen diversos traductors (MTT).Tenir diversos traductors és un avantatge important quan es connecta diversos dispositius d'amplada de banda alta i velocitat.

És una consideració important que en el llenguatge comú (i sovint en màrqueting de productes), USB 2.0 s'utilitza com a sinònim d'alta velocitat.Tanmateix, com que l'especificació USB 2.0, que va introduir l'alta velocitat, incorpora l'especificació USB 1.1 de manera que no cal que un dispositiu USB 2.0 funcioni a alta velocitat, qualsevol dispositiu compatible de velocitat completa o baixa encara es pot etiquetar com a Dispositiu USB 2.0.Per tant, no tots els concentradors USB 2.0 funcionen a alta velocitat.

USB 3.0és la tercera versió principal de l'estàndard Universal Serial Bus (USB) per a la interfície d'ordinadors i dispositius electrònics.Entre altres millores, USB 3.0 afegeix la nova velocitat de transferència anomenada SuperSpeedUSB (SS) que pot transferir dades de fins a 5 Gbit/s (625 MB/s), que és unes 10 vegades més ràpid que l'estàndard USB 2.0.Es recomana que els fabricants distingeixin els connectors USB 3.0 dels seus homòlegs USB 2.0 utilitzant blau (Pantone 300C) per als receptacles i endolls Standard-A,[4] i per les inicials SS.

USB 3.1, llançat el juliol de 2013, és l'estàndard successor que substitueix l'estàndard USB 3.0.USB 3.1 conserva la velocitat de transferència SuperSpeed ​​existent, donant-li la nova etiqueta USB 3.1 Gen 1, alhora que defineix un nou mode de transferència SuperSpeed+, anomenat USB 3.1 Gen 2, que pot transferir dades de fins a 10 Gbit/s sobre el tipus USB existent. Connectors A i USB-C (1250 MB/s, el doble que l'USB 3.0).
USB 3.2, publicat el setembre de 2017, substitueix l'estàndard USB 3.1.Conserva els modes de dades USB 3.1 SuperSpeed ​​i SuperSpeed+ existents i introdueix dos nous modes de transferència SuperSpeed+ a través del connector USB-C mitjançant un funcionament de dos carrils, amb velocitats de dades de 10 i 20 Gbit/s (1250 i 2500 MB/s).

number (1)

Protocol

Cada concentrador té exactament un port aigües amunt i un nombre de ports aigües avall.El port amunt connecta el concentrador (directament o mitjançant altres concentradors) a l'amfitrió.Es poden connectar altres concentradors o dispositius als ports aigües avall.Durant la transmissió normal, els concentradors són essencialment transparents: les dades rebudes del seu port aigües amunt s'emeten a tots els dispositius connectats als seus ports aigües avall (descrits gràficament a l'especificació USB 2.0 a la figura 11-2, Connectivitat de senyalització del concentrador).Les dades rebudes des d'un port aigües avall, generalment, només s'envien al port aigües amunt.D'aquesta manera, el que envia l'amfitrió el reben tots els concentradors i dispositius, i el que envia un dispositiu el rep l'amfitrió però no els altres dispositius (una excepció és la senyalització de reinici).L'encaminament descendent s'ha canviat a USB 3.0 amb l'addició de l'encaminament punt a punt: una cadena de ruta enviada a la capçalera del paquet permet que un host USB 3.0 només enviï un paquet descendent a un sol port de destinació, disminuint la congestió i el consum d'energia.

Els concentradors no són transparents quan tracten canvis en l'estat dels ports aigües avall, com ara la inserció o l'eliminació de dispositius.En particular, si un port aigües avall d'un concentrador canvia d'estat, aquest canvi es tracta en una interacció entre l'amfitrió i aquest concentrador;amb qualsevol concentrador entre l'amfitrió i el "concentrador canviat" actuant com a transparent.

Amb aquest objectiu, cada concentrador té un únic punt final d'interrupció "1 IN" (adreça del punt final 1, direcció concentrador a host) que s'utilitza per indicar els canvis en l'estat dels ports aigües avall.Quan algú connecta un dispositiu, el concentrador detecta tensió a D+ o D- i indica la inserció a l'amfitrió mitjançant aquest punt final d'interrupció.Quan l'amfitrió sondeja aquest punt final d'interrupció, s'assabenta que el nou dispositiu està present.A continuació, indica al concentrador (a través de la canonada de control predeterminada) que restableixi el port on es va connectar el nou dispositiu. Aquest restabliment fa que el nou dispositiu assumeixi l'adreça 0 i l'amfitrió pot interactuar amb ell directament;aquesta interacció farà que l'amfitrió assigni una adreça nova (no nul·la) al dispositiu.

number (4)

Traductor de transaccions

Qualsevol concentrador USB 2.0 que admeti un estàndard més alt que USB 1.1 (12 Mbit/s) es traduirà entre l'estàndard inferior i l'estàndard superior mitjançant el que s'anomena traductor de transaccions (TT).Per exemple, si un dispositiu USB 1.1 està connectat a un port d'un concentrador USB 2.0, el TT reconeixeria i traduiria automàticament els senyals USB 1.1 a USB 2.0 a l'enllaç ascendent.No obstant això, el disseny per defecte és que tots els dispositius de nivell inferior comparteixen el mateix traductor de transaccions i, per tant, creen un coll d'ampolla, una configuració coneguda com a traductor de transaccions úniques.En conseqüència, es van crear els traductors de transaccions múltiples (Multi-TT), que proporcionen més traductors de transaccions de manera que s'evitin colls d'ampolla.Tingueu en compte que els concentradors USB 3.0 actualment no fan traduccions de transaccions a gran velocitat per als dispositius USB 2.0.

number (5)

Disseny electrònic

La majoria de concentradors USB utilitzen un o més controladors integrats (IC), dels quals hi ha diversos dissenys disponibles de diversos fabricants.La majoria admeten un sistema de concentrador de quatre ports, però els concentradors que utilitzen controladors de concentrador de 16 ports també estan disponibles a la indústria.El bus USB permet set nivells de ports en cascada.El concentrador arrel és el primer nivell i els últims dispositius es troben al setè nivell, permetent 5 nivells de concentradors entre ells.El nombre màxim de dispositius d'usuari es redueix pel nombre de concentradors.Amb 50 concentradors connectats, el nombre màxim és 127− 50 = 77.

number (8)

Hubs inversos o compartits (KVM)

També estan disponibles "sharing hubs", que efectivament són el revers d'un concentrador USB, permetent que diversos ordinadors accedeixin (normalment) a un únic perifèric.Poden ser manuals, efectivament una simple caixa de commutació, o automàtics, incorporant un mecanisme que reconeix quin ordinador vol utilitzar el perifèric i canvia en conseqüència.No poden concedir més d'un accés a l'ordinador alhora.Alguns models, però, tenen la capacitat de controlar diversos perifèrics per separat (per exemple, dos ordinadors i quatre perifèrics, assignant l'accés per separat).Els interruptors més senzills solen ser automàtics i, generalment, aquesta característica també els situa a un preu més alt.Els interruptors moderns de "teclat, vídeo i ratolí" (KVM) també poden compartir sovint dispositius USB entre diversos ordinadors.


  • Anterior:
  • Pròxim: