Как установить «контроллер универсальной последовательной шины usb»

Оглавление

Как смогут питаться и заряжать гаджеты по USB4
Надёжность и транзакции для разных типов передач
Внешние решения
Типы разъемов
Физическое соединение CAN
Не работает USB на компьютере?
Какую соединительную шину лучше выбрать для дома?
Роль
История
Удаление старых драйверов
Контроль и обработка ошибок передачи

Как смогут питаться и заряжать гаджеты по USB4

Устройства с USB4 портами будут полностью поддерживать технологию USB Power Delivery (USB PD). Это значит, что через порт можно будет осуществлять питание потребителя до 100 Вт.

Вот основные особенности USB PD:

️ технология разделяет пять профилей электропитания: 5В 2А, 12В 1.5А, 12В 3А, 12-20В 3А и 12-20В 4-5А.

️ для поддержки технологии нужны не только два устройства с соответствующими портами, но и поддерживающий Power Delivery кабель с дополнительными контактами (обычные кобели смогут работать только по профилю 5В 2А)

️ при подключении совместимые устройства обмениваются данными по специальному протоколу, который работает параллельно с USB

️ источник и приемник могут “договариваться” об используемой силе тока и напряжении, отключать передачу энергии и даже меняться местами

Так при помощи USB Power Delivery можно получать быструю зарядку в зависимости от возможностей передатчика и потребностей приемника.

Технология USB PD уже применяется в технике Apple. Начиная с iPad Pro 12.9 2015 года выпуска, iPhone 8 и iPhone X все устройства поддерживают протокол Power Delivery при использовании оригинальных или MFI кабелей USB-C > Lightning.

Смартфоны Apple способны заряжать до 50% емкости аккумулятора за 30 минут, если подключать их к мощным адаптерам от MacBook или iPad на 18, 29, 30, 61 или 87 Вт.

Надёжность и транзакции для разных типов передач

Подробности: Родительская категория: USB; Категория: Протокол шины USB

Передачи массивов, прерываний и управления обеспечивают надежную доставку данных. После успешного приема пакета приемник данных посылает подтверждение — пакет квитирования ACK. Если приемник данных обнаружил ошибку, пакет игнорируется и никакого ответа на него не посылается. Источник данных считает, что очередной пакет передан успешно, когда получает от приемника подтверждение ACK. Если подтверждение не приходит, то в следующей транзакции источник повторяет посылку того же пакета. Однако пакет подтверждения может быть потерян из-за помехи; чтобы в этом случае повторная посылка пакета приемником не воспринималась как следующая порция данных, пакеты данных нумеруются. Нумерация ведется по модулю 2 (1-битный номер): пакеты делятся на четные (с идентификатором DATA0) и нечетные (DATA1). Для каждой конечной точки (кроме изохронных) у хоста и в устройстве имеются биты-переключатели (Toggle Bit), их начальные состояния тем или иным способом согласуются. В транзакциях IN и OUT передаются и ожидаются пакеты данных с идентификаторами DATA0 или DATA1, соответствующими текущему состоянию этих бит. Приемник данных переключает свой бит в случае безошибочного приема данных с ожидаемым идентификатором, источник данных — по приему подтверждения. Если приемник получает безошибочный пакет с неожидаемым идентификатором, он посылает подтверждение ACK, но данные пакета игнорирует, поскольку этот пакет — повторная посылка уже принятых данных.

Транзакции для различных типов передач имеют протокольные различия, обусловленные гарантированием или не гарантированием пропускной способности, времени отклика, надежности доставки и синхронизированности ввода и вывода. В зависимости от этих характеристик в транзакциях используются те или иные из вышеописанных протокольных механизмов. Отметим, что обнаружение ошибок передачи работает во всех транзакциях, так что данные, принятые с ошибкой, всегда игнорируются. Какие именно протокольные механизмы используются в текущей транзакции, «знает» и хост-контроллер (по ранее полученному дескриптору конечной точки), и устройство USB, в котором эта конечная точка реализована.

Внешние решения

Если вы – владелец старого компьютера, который не имеет интересующих нас портов, не следует расстраиваться. Незначительная модернизация позволит установить на ПК контроллер универсальной последовательной шины USB. Такие устройства выпускаются в виде PC-карт для подключения к ноутбуку либо плат расширения PCI. Упомянутые контроллеры поддерживают USB 1.0, 2.0, 3.0

Если вы приняли решение установить себе подобное устройство, следует обратить внимание на более скоростной вариант. Это целесообразно, поскольку даже стоимость указанных решений практически равна, а возможностей намного больше

Рассмотрим еще один пример: если компьютер поддерживает раннюю версию USB, приобретение дополнительной платы позволит перейти к стандарту 3.0.

Типы разъемов

Вторая и третья версии разъёмов различают по размерам: Mini USB (маленькие размеры), Micro USB (ещё меньшие размеры); а также по типам: А, В.

USB разъём 2.0 типа A.

Надежный разъем основной характеристикой которого является способность выдерживать не одно подключение, при этом, не теряя своей целостности.

Сечение разъёма имеет прямоугольную форму, что создаёт дополнительную защиту при подключении.

Его недостаток – это большой размер, а все современные устройства отличаются портативностью что и повлияло на разработку и выпуск разъёмов аналогичного типа, но меньшего размера.

USB 2.0 типа А был представлен в девяностых годах и на данный момент еще является наиболее используемым.

Его имеют значительная часть маломощных устройств: клавиатура, мышка, флэшка и другие.

USB разъём версии 2.0 типа В.

В основном его применение находим в стационарных устройствах имеющие большие размеры. К ним относятся сканеры, принтеры, реже ADSL-модемы.

Редко, но все же бывает, что кабеля такого типа продаются отдельно от самой техники, потому что они не входят в состав комплекта технического устройства. Поэтому проверяйте комплектацию устройств.

Разъёмы данного типа не такие востребованные, как разъёмы типа А.

Квадратная и трапециевидная форма присуща всем разъёмам типа В.

К ним относятся и Mini и Micro.

Особенность сечения разъёмов типа «В» заключается в их квадратной форме, что отличает его от других типов.

Разъёмы Mini USB второй версии типа B.

Название разъёма такого типа говорит о том, что оно имеет очень маленькие размеры. И это не удивительно, потому что современный рынок всё больше предлагает миниатюрные товары.

Благодаря использованию персональных винчестеров, кардридеров, плееров и других маленьких устройств, разъёмы USB Mini, относящиеся к типу B, получили большую популярность.

Следует отметить ненадёжность таких разъёмов. При частом использовании он расшатывается.

А вот применение моделей разъёмов USB Mini типа A крайне ограничено.

Разъёмы Мicro USB 2.0 типа B.

Модели разъёмов Micro USB являются более совершенными относительно моделей Mini USB.

Данный тип разъёмов отличается невероятно маленькими размерами.

В отличие от предыдущих представленных типов мини, эти разъёмы очень надёжны своими креплениями и фиксацией подключения.

Разъём Мicro USB 2.0 типа «B» был признан по своим качествам единым для всеобщего применения для зарядки всех портативных устройств.

Что произойдёт со временем, когда все производители станут выпускать технику, приспособленную именно к таким разъёмам. Наверное, осталось не долго чтобы это увидеть.

Но такое решение уже было принято в 2011 году всеми современными производителями, хотя разъём Мicro USB 2.0 типа «B» еще присутствует не на всех устройствах.

Разъёмы USB третьей версии типа A.

Разъёмы USB 3.0 имеют большую скорость для передачи информации за счёт дополнительных контактов.

При таких изменениях всё же сохранена совместимость обратной связи. Его применение налажено в компьютерах и ноутбуках последнего поколения.

Разъёмы USB третьей версии типа B.

Третья версия разъёмов USB типа «B» не подходят к подключению разъёмов USB второй версии.

Его применяют в работе периферийных устройств со средней и крупной производительностью.

Micro USB 3.0.

Современные внешние накопители, имеющие высокую скорость, а также диски типа SSD, в основном, все оснащены таким разъёмом, который характеризуется высокой скоростью обмена информацией.

Всё более занимает лидирующее положение благодаря тому, что имеет очень качественные соединения.

Разъём удобный в использовании из-за своей компактности. Его предшественником считается разъем вида Micro USB.

Распиновка разъемов USB.

Физическое соединение CAN

Скорости передачи данных (до 1 Мбит / с) требуют достаточно крутого наклона импульса, который может быть реализован только с использованием силовых элементов. В принципе возможно несколько физических соединений. Тем не менее, пользователи и производители группы «CAN in Automation» рекомендуют использовать схемы драйверов в соответствии с ISO 11898.

Встроенные микросхемы драйверов в соответствии с ISO 11898 доступны от нескольких компаний (Bosch, Philips, Siliconix и Texas Instruments). Международная группа пользователей и производителей (CiA) также определяет несколько механических соединений (кабель и разъемы).

6. Physical CAN Connection according to ISO 11898

Не работает USB на компьютере?

На сегодняшний день данный интерфейс является самым популярным для подключения различных устройств – веб-камеры, микрофона, настольной лампы, колонок, компактного вентилятора, внешнего накопителя HDD/SSD и т.д.

Но если разъем не подаёт признаков жизни, то это не значит, что он поврежден физически. Чаще всего в диспетчере устройств отображается ошибка – отсутствует драйвер для контроллера универсальной последовательной шины USB. А свойства указывают на неисправность (код 28):

Проблема характерна не только для системных блоков, но и ноутбуков, для которых не установлено фирменное программное обеспечение материнской платы.

Далее рассмотрим несколько методов.

Какую соединительную шину лучше выбрать для дома?

Без соединительной шины сложно представить любой современный электрощит. Благодаря ей можно компактно и просто разместить различные модульных устройства в распределительном щитке. Нам больше не придется путаться в пучках проводов, с шиной значительно проще монтировать провода и, при необходимости, делать ремонт проводки.

Тем не менее, если вы поставили цель правильно организовать содержимое распределительного щита, следует приобрести соединительную шину, адаптированную к вашей электросети

Выбирая данное оборудование, обратите внимание на следующие параметры:

Количество фаз — 1-фазная соединительная шина позволяет «обрабатывать» только однофазные электрические сети. Нетрудно догадаться, что с таким оборудованием наши возможности сильно ограничены. Поэтому, если вы планируете обеспечить эффективную передачу энергии устройствам, работающим в трех фазах, вам потребуется соответствующая трехфазная шина коммутации
Обратите особое внимание на этот параметр, потому что возможная ошибка при выборе шины может свести на нет эффективность всей электрической системы дома. Некоторые магазины вместо фаз пишут количество полюсов, так что будьте внимательны;

Сечение и длина — это параметры, которые важны в процессе сборки шины, но они также отражаются на функциональности устройства, связанного с количеством модулей и устройств, которые могут быть подключены
Первое значение обычно дается в квадратных миллиметрах — соединительные шины немного меньшего размера обычно характеризуются поперечным сечением 10 мм2, хотя в магазинах вы также найдете товары с большим поперечным сечением, например, 16 мм2. Что касается длины, то она может любой, некоторые шины на 12 устройств могут достигать в длину до 1 метра;

Количество устройств — как вы можете легко догадаться, это значение говорит нам, сколько устройств может быть подключено к одной шине. Самые дешевые продукты позволяют работать примерно с тремя устройствами, но вы сможете без проблем найти соединительные шины для 8, 12 и более устройств. Все зависит от размера щита и количества устройств, которые планируется подключить к шине;

Номинальный длительный ток (Iu) — этот параметр информирует нас о том, с каким током наша шина сможет нормально функционировать. Превышение этого уровня приведет к повреждению изделия

Вот почему важно проверить, с каким максимальным номинальным током может работать интересующая вас шина. Эти параметры могут быть разными — в небольших электросетях достаточно 32А, но часто необходимо приобрести оборудование мощностью на 60А, 100А, 160А и даже более;

Максимальное номинальное рабочее напряжение (Ue) — как и в случае номинального тока, здесь также необходимо обратить внимание на максимальное значение параметра

Обычно он находится в диапазоне 500-800В;

Изоляция и ее прочность — не все соединительные шины оснащены отдельной изоляцией, но если вы планируете купить именно такое оборудование, обратите внимание на его прочность (Ui), которая должна составлять как минимум 2,5 кВ;

Соответствие стандартам — каждая сборная шина должна соответствовать действующим международным стандартам и российским стандартам ГОСТ, которые являются гарантией надежной работы и безопасности использования. При выборе изделия обязательно обратите внимание на соответствующую маркировку;

Класс воспламеняемости — параметр, важный по соображениям безопасности. Соединительная шина для электросети должна иметь класс V-0, который связан с так называемой вертикальной воспламеняемостью. Это значит, что образующееся пламя затухает менее чем за 10 секунд, в то время как материал, из которого изготовлена шина, не плавится и не капает на другие части проводки;

Количество рядов — для подключения большого количества предохранителей необходимо иметь многорядные шины — обычно с двумя или тремя рядами;

Количество модулей — на рынке вы можете найти как короткие соединительные шины, оснащенные 4 модулями, так и оборудование, разработанное для продвинутых электрических установок, которые могут иметь до 54 и более модулей. Они чаще всего используются в промышленности;

Степень защиты — это еще один важный параметр, обусловленный безопасностью использования электрической системы. Изделие должно, как минимум, иметь степень защиты IP20, что означает защиту от доступа к опасным частям пальцем и от твердых предметов диаметром 12,5 мм;

Материалы — соединительные шины хорошего качества изготовлены из прочного искусственного материала и меди, что защищает изделие от механических повреждений и даже коррозии.

Роль

Контроллер последовательной шины USB входит в состав платформы ПК. Он обеспечивает сообщение внешних приборов, подключенных к соответствующей шине. Контроллер универсальной шины USB является интеллектуальным устройством. Оно способно взаимодействовать с оперативной памятью в режиме сквозного доступа, минуя центральный процессор. Существует несколько типов интеграции этих устройств. Они входят в состав системной логики как отдельная микросхема на материнской плате или выносной элемент. Теперь рассмотрим метод подключения. По этому критерию решения можно разделить на устройства для PCI и PCI Express.

История

RS-232 был впервые представлен в 1960 году Ассоциацией электронной промышленности (EIA) в качестве рекомендуемого стандарта . Первоначальные DTE были электромеханическими телетайпами , а оригинальные DCE были (обычно) модемами. Когда начали использоваться электронные терминалы (умные и глупые), они часто проектировались так, чтобы быть взаимозаменяемыми с телетайпами, и поэтому поддерживали RS-232.

Поскольку стандарт не предусматривал требований к таким устройствам, как компьютеры, принтеры, контрольно-измерительные приборы, POS-терминалы и т. Д., Разработчики, реализующие интерфейс, совместимый с RS-232, на своем оборудовании, часто интерпретировали стандарт идиосинкратически. В результате типичными проблемами были нестандартное назначение выводов цепей на разъемах, а также неправильные или отсутствующие сигналы управления. Несоблюдение стандартов привело к появлению процветающей индустрии коммутационных боксов , патч-боксов, испытательного оборудования, книг и других вспомогательных средств для подключения разнородного оборудования. Распространенным отклонением от стандарта было управление сигналами при пониженном напряжении. Поэтому некоторые производители построили передатчики, которые подавали +5 В и -5 В, и пометили их как «совместимые с RS-232».

Позже персональные компьютеры (и другие устройства) начали использовать стандарт, чтобы они могли подключаться к существующему оборудованию. В течение многих лет порт, совместимый с RS-232, был стандартной функцией для последовательной связи , такой как модемные соединения, на многих компьютерах (при этом компьютер действовал как DTE). Он оставался широко распространенным до конца 1990-х годов. В периферийных устройствах персональных компьютеров он в значительной степени вытеснен другими стандартами интерфейса, такими как USB. RS-232 по-прежнему используется для подключения периферийных устройств старых конструкций, промышленного оборудования (например, ПЛК ), консольных портов и оборудования специального назначения.

Стандарт был переименован несколько раз за время своего существования, поскольку спонсирующая организация меняла свое название, и он был по-разному известен как EIA RS-232, EIA 232, а в последнее время как TIA 232. Стандарт продолжал пересматриваться и обновляться. Ассоциация электронной промышленности, а с 1988 года — Ассоциация индустрии телекоммуникаций (TIA). Редакция C была выпущена в документе, датированном августом 1969 года. Редакция D была выпущена в 1986 году. Текущая редакция — это интерфейс TIA-232-F между оконечным оборудованием данных и оконечным оборудованием каналов данных , использующим последовательный обмен двоичными данными , выпущенный в 1997 году. Редакция C была по времени и деталям, предназначенным для улучшения гармонизации со стандартом CCITT ITU-T / CCITT V.24 , но оборудование, построенное в соответствии с текущим стандартом, будет взаимодействовать со старыми версиями.

Соответствующие стандарты ITU-T включают V.24 (идентификация цепи) и ITU-T / CCITT V.28 (напряжение сигнала и временные характеристики).

В редакции D стандарта EIA-232, сверхминиатюрный разъем D был официально включен как часть стандарта (на него была ссылка только в приложении RS-232-C). Диапазон напряжения был расширен до ± 25 вольт, а предел емкости цепи был явно заявлен как 2500 пФ. В версии E стандарта EIA-232 был представлен новый, меньший по размеру стандартный 26-контактный разъем D-shell «Alt A», а также внесены другие изменения для улучшения совместимости со стандартами CCITT V.24, V.28 и ISO 2110.

История изменений документа спецификации:

EIA RS-232 (май 1960 г.) «Интерфейс между оконечным оборудованием и данными»
EIA RS-232-A (октябрь 1963 г.)
EIA RS-232-B (октябрь 1965 г.)
EIA RS-232-C (август 1969 г.) «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и оборудованием передачи данных, использующим последовательный обмен двоичными данными»
EIA EIA-232-D (1986)
TIA TIA / EIA-232-E (1991) «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и оборудованием передачи данных, использующим последовательный обмен двоичными данными»
TIA TIA / EIA-232-F (октябрь 1997 г.)
ANSI / TIA-232-F-1997 (R2002)
TIA TIA-232-F (R2012)

Удаление старых драйверов

Со временем, из-за отключенных и неиспользуемых устройств в ОС накапливается много старых драйверов, которые могут вызывать конфликт при установке нового оборудования. Такое оборудование желательно удалить, но сначала его требуется отобразить в «Диспетчере устройств» воспользовавшись следующим способом:

На значке «Мой компьютер» на рабочем столе (или в меню «Пуск») открыть «Свойства системы» и перейти на закладку «Дополнительно». Нажать кнопку «Переменные среды».
Создать новую переменную с именем «devmgr_show_nonpresent_devices», задать значение «1» и нажать «ОК».
Теперь в «Диспетчере» нужно включить в меню «Вид» — «Показать скрытые устройства» и развернуть в дереве интересующую ветку. Все несуществующие элементы будут подсвечены прозрачным серым цветом.
Удалить скрытые элементы.

Контроль и обработка ошибок передачи

Подробности: Родительская категория: USB; Категория: Протокол шины USB

Все принимаемые пакеты проверяются на наличие ошибок, что позволяют принятые форматы пакета и некоторые соглашения:

пакет начинается с синхронизирующей последовательности, за которой следует его идентификатор PID (Packet Identificator). За идентификатором следует его инверсная копия — Check. Несовпадение двух копий считается признаком ошибки;
тело пакета (все поля пакета, исключая PID и признак EOP) защищается CRCкодом: 5-битным для пакетов-маркеров, 16-битным — для пакетов данных. Несовпадение CRC с ожидаемым значением считается признаком ошибки;
пакет завершается специальным сигналом EOP; если в пакете оказывается не целое число байт, он считается ошибочным. Ложный EOP, даже на границе байта, не позволит принять пакет из-за практически неизбежной в данной ситуации ошибки по CRC-контролю;
на физический уровень (в шину) данные пакета передаются с использованием вставки бит (bit stuffing, после шести единичных бит вставляется нолик), что предотвращает потерю битовой синхронизации при монотонном сигнале. Прием более шести единичных бит подряд считается ошибкой (на HS — признаком конца кадра).

Обнаружение любой из перечисленных ошибок в пакете заставляет приемник считать его недействительным. На пакеты, принятые с ошибкой, ни устройство, ни хост-контроллер никак не отвечают. При изохронной передаче данные недействительного пакета должны просто игнорироваться (они теряются); для остальных типов передач используются средства обеспечения надежной доставки.

Для обнаружения отсутствия ответа партнера на пакет каждое устройство имеет счетчик тайм-аута, который прерывает ожидание ответа по истечении некоторого времени. В USB имеется ограничение на время оборота по шине (roundtrip time): время от конца EOP сформированного пакета до получения начала ответного пакета. Для конечного устройства (и хост-контроллера) нормируется максимальная задержка ответа (response time) от конца увиденного EOP до введения им начала пакета. Для хабов нормируется задержка трансляции пакетов, для кабелей — задержка распространения сигналов. Счетчик тайм-аута должен учитывать максимальную задержку, возможную для допустимой конфигурации шины: до 5 промежуточных хабов, до 5 метров каждый кабель. Допустимое значение тайм-аута, выражаемое в битовых интервалах (bt), зависит от скорости:

для скоростей FS/LS задержка, вводимая одним кабельным сегментом, по сравнению с битовым интервалом (bt) невелика. Исходя из этого в USB 1.0 для расчета допустимых задержек принимается следующая модель. На каждый кабельный сегмент отводится допустимая задержка 30 нс, на хаб — 40 нс. Таким образом, пять промежуточных хабов со своими кабелями вносят во время двойного оборота задержку 700 нс, что на FS соответствует примерно 8,5 bt. Для FS-устройства задержка ответа не должна превышать 6,5 bt (а с учетом его кабеля — 7,5 bt). Исходя из этого спецификация предписывает передатчикам на FS использовать счетчик тайм-аута на 16–18 bt;
на скорости HS задержка в кабельном сегменте много больше битового интервала, и в USB 2.0 модель расчета несколько иная. Здесь на каждый кабельный сегмент отводится по 26 нс, а на хаб — по 4 нс плюс 36 bt. Таким образом, двукратное прохождение 6 кабельных сегментов (2×6×26 = 312 нс ≈ 150 bt) и пять хабов (2×5×4 = 40 нс ≈ 19 bt плюс 2×5×36 = 360 bt) занимает до 529 bt. Задержка ответа устройства допустима до 192 bt, а полная задержка с учетом кабелей и хабов будет до 721 bt. Исходя из этого спецификация предписывает передатчикам на HS использовать счетчик тайм-аута на 736–816 bt.

У хост-контроллера с каждой конечной точкой всех устройств связан свой счетчик ошибок, обнуляемый при планировании каждой транзакции. Этот счетчик считает все протокольные ошибки (включая и ошибки по тайм-ауту), и если число ошибок превышает порог (3), то канал с данной конечной точкой останавливается, о чем уведомляется его владелец (драйвер устройства или USBD). До превышения порога хост отрабатывает ошибки для неизохронных передач попытками повтора транзакций, без уведомления клиентского ПО. Изохронные передачи не повторяются, об обнаружении ошибок хост сообщает сразу.