news

USB-keskitin


Postitusaika: 01.09.2021

USB-keskitin on laite, joka laajentaa yhden USB (Universal Serial Bus) -portin useiksi niin, että käytettävissä on enemmän portteja laitteiden liittämiseksi isäntäjärjestelmään, kuten jatkojohto.Kaikki USB-keskittimen kautta kytketyt laitteet jakavat kyseisen keskittimen käytettävissä olevan kaistanleveyden.

USB-keskittimet on usein rakennettu laitteisiin, kuten tietokonekoteloihin, näppäimistöihin, näyttöihin tai tulostimiin.Kun tällaisessa laitteessa on useita USB-portteja, ne kaikki ovat yleensä peräisin yhdestä tai kahdesta sisäisestä USB-keskittimestä sen sijaan, että jokaisessa portissa olisi erillinen USB-piiri.

Fyysisesti erillisiä USB-keskittimiä on monenlaisia ​​muotoja: ulkoisista laatikoista (Ethernet- tai verkkokeskittimen näköisiä) pieniin malleihin, jotka voidaan kytkeä suoraan USB-porttiin (katso "kompakti malli" -kuva)."Lyhyen kaapelin" keskittimet käyttävät tyypillisesti kiinteää 6 tuuman (15 cm) kaapelia pienentämään pienen keskittimen etäisyyttä fyysisten porttien ruuhkautumisesta ja lisäämään käytettävissä olevien porttien määrää.

Lähes kaikki nykyaikaiset kannettavat tietokoneet on varustettu USB-porteilla, mutta ulkoinen USB-keskitin voi yhdistää useita päivittäisiä laitteita (kuten hiiren, näppäimistön tai tulostimen) yhdeksi keskittimeksi mahdollistaen kaikkien laitteiden liittämisen ja poistamisen yksivaiheisesti.

Jotkut USB-keskittimet voivat tukea virransyöttöä (PD) kannettavan tietokoneen akun lataamiseen, jos ne käyttävät itse virtaa ja niille on sertifikaatti, mutta niitä voidaan kutsua yksinkertaiseksi telakointiasemaksi, koska akun lataamiseen tarvitaan vain yksi yhteys. ja liitä oheislaitteet.

number (9)

Fyysinen asettelu

USB-verkko rakennetaan USB-keskittimistä, jotka on kytketty alavirtaan USB-portteihin, jotka itse voivat olla peräisin USB-keskittimistä.USB-keskittimet voivat laajentaa USB-verkon enintään 127 porttiin.USB-spesifikaatio edellyttää, että väyläkäyttöisiä (passiivisia) keskittimiä ei ole kytketty sarjaan muiden väyläkäyttöisten keskittimien kanssa.

Myyjästä ja suunnittelusta riippuen USB-portit ovat usein lähellä toisiaan.Näin ollen laitteen kytkeminen yhteen porttiin voi fyysisesti estää viereisen portin, etenkin kun pistoke ei ole osa kaapelia, mutta se on kiinteä osa laitetta, kuten USB-muistitikkua.Vaakasuuntainen joukko vaakasuuntaisia ​​pistorasioita voi olla helppo valmistaa, mutta vain kaksi neljästä portista voi olla käyttökelpoisia (riippuen pistokkeen leveydestä).

Porttiryhmissä, joissa portin suunta on kohtisuorassa ryhmän suuntaukseen nähden, on yleensä vähemmän tukosongelmia.Ulkoiset "Octopus"- tai "Squid"-keskittimet (jossa jokainen pistorasia erittäin lyhyen kaapelin päässä, usein noin 2 tuumaa (5 cm) pitkä) tai "tähti"-keskittimet (jossa jokainen portti on eri suuntaan, kuten kuvassa ) välttää tämä ongelma kokonaan.

number (7)

Pituusrajoitukset

USB-kaapelit on rajoitettu 3 metriin (10 jalkaa) hitaille USB 1.1 -laitteille.Keskitintä voidaan käyttää aktiivisena USB-toistimena kaapelin pituuden pidentämiseksi jopa 5 metriin (16 jalkaa) kerrallaan.Aktiiviset kaapelit (erikoisliittimeen upotetut yksiporttiset keskittimet) suorittavat saman toiminnon, mutta koska ne ovat tiukasti väyläkäyttöisiä, joihinkin segmentteihin tarvitaan todennäköisesti ulkoista virtalähdettä saavia USB-keskittimiä.

number (3)

Tehoa

Abussilla toimiva napa (passiivinen keskitin)on keskitin, joka saa kaiken tehonsa isäntätietokoneen USB-liitännästä.Se ei vaadi erillistä virtaliitäntää.Monet laitteet vaativat kuitenkin enemmän virtaa kuin tämä menetelmä pystyy tarjoamaan, eivätkä ne toimi tämäntyyppisissä keskittimessä.Saattaa olla toivottavaa käyttää väylällä toimivaa keskitintä, jossa on oma virtansa saaneet ulkoiset kiintolevyt, koska kiintolevy ei välttämättä pyöri alas, kun tietokone sammuu tai siirtyy lepotilaan käytettäessä omatehoista keskitintä, koska kiintolevyohjain näkisi edelleen virtalähteen USB-porteissa.

USB:n sähkövirta on allokoitu 100 mA:n yksiköissä enintään 500 mA:iin porttia kohden.Siksi yhteensopivassa väyläkäyttöisessä keskittimessä voi olla enintään neljä alavirran porttia, eikä se voi tarjota yhteensä enempää kuin neljää 100 mA:n virtayksikköä alavirran laitteille (koska napa tarvitsee yhden yksikön itselleen).Jos laite vaatii enemmän virtaa kuin portti, johon se on kytketty, pystyy syöttämään, käyttöjärjestelmä yleensä raportoi siitä käyttäjälle.
Sitä vastoin aomatehoinen napa (aktiivinen napa)ottaa tehonsa ulkoisesta virtalähteestä ja voi siksi tarjota täyden tehon (jopa 500 mA) jokaiseen porttiin.Monet keskittimet voivat toimia joko väyläkäyttöisinä tai itsekäyttöisinä nappeina.
Markkinoilla on kuitenkin monia ei-yhteensopivia keskittimiä, jotka ilmoittavat isännälle olevansa omavoimaisia, vaikka ne todella toimivat väylällä.Samoin on paljon ei-yhteensopivia laitteita, jotka käyttävät yli 100 mA ilmoittamatta tästä tosiasiasta.Nämä keskittimet ja laitteet mahdollistavat enemmän joustavuutta virrankäytössä (erityisesti monet laitteet käyttävät paljon alle 100 mA ja monet USB-portit voivat syöttää yli 500 mA ennen ylikuormituskatkoksia), mutta ne todennäköisesti tekevät tehoongelmia vaikeampi diagnosoida.

Jotkut omatehoiset keskittimet eivät toimita tarpeeksi tehoa 500 mA:n kuormitukseen jokaisessa portissa.Esimerkiksi monissa seitsenporttisessa keskittimessä on 1 A virtalähde, vaikka itse asiassa seitsemän porttia voisi ottaa enintään 7 x 0,5 = 3,5 A, plus virtaa itse keskittimelle.Suunnittelijat olettavat, että käyttäjä todennäköisesti kytkee monia pienitehoisia laitteita ja vain yhden tai kaksi, jotka vaativat täyden 500 mA:n.Toisaalta joidenkin omatehoisten napojen pakkauksessa on selkeästi kerrottu, kuinka monta porttia voi käyttää 500 mA:n täyttä kuormaa kerralla.Esimerkiksi seitsemänporttisen keskittimen pakkaus voi väittää tukevansa enintään neljää täyskuormitettua laitetta.
Dynaamisesti toimivat navatovat keskittimiä, jotka voivat toimia sekä väyläkäyttöisinä että omavoimaisina nappeina.Ne voivat vaihtaa automaattisesti tilojen välillä riippuen siitä, onko erillinen virtalähde saatavilla vai ei.Vaikka vaihtaminen väyläkäyttöisestä omatehoiseen käyttöön ei välttämättä vaadi välittömiä uudelleenneuvotteluja isäntäkoneen kanssa, vaihtaminen omavirrasta väyläkäyttöiseen toimintaan voi aiheuttaa USB-yhteyksien nollaamisen, jos liitetyt laitteet vaativat aiemmin enemmän virtaa kuin väylässä oli käytettävissä. virtakäyttöinen tila.

number (2)

Nopeus

Jotta nopeat (USB 2.0) laitteet voisivat toimia nopeimmassa tilassaan, kaikkien laitteiden ja tietokoneen välisten keskittimien on oltava nopeita.Nopeiden laitteiden pitäisi palata täydelle nopeukselle (USB 1.1), kun ne liitetään täyden nopeuden keskittimeen (tai vanhempaan täyden nopeuden tietokoneporttiin).Vaikka nopeat keskittimet voivat kommunikoida kaikilla laitteen nopeuksilla, hidas ja täysi nopeus yhdistetään ja erotetaan nopeasta liikenteestä tapahtumakääntäjän avulla.Jokainen tapahtumakääntäjä erittelee hitaamman nopeuden liikenteen omaan joukkoonsa ja luo käytännössä virtuaalisen täyden nopeuden väylän.Joissakin malleissa käytetään yhtä tapahtumakääntäjää (STT), kun taas toisissa malleissa on useita kääntäjiä (MTT).Useiden kääntäjien käyttö on merkittävä etu, kun liitetään useita suuren kaistanleveyden täyden nopeuden laitteita.

On tärkeä huomioida, että yleisessä kielessä (ja usein tuotemarkkinoinnissa) USB 2.0:aa käytetään synonyyminä suurelle nopeudelle.Koska USB 2.0 -spesifikaatio, joka esitteli nopean nopeuden, sisältää USB 1.1 -määrityksen siten, että USB 2.0 -laitetta ei vaadita toimimaan suurella nopeudella, mikä tahansa yhteensopiva täysinopeus tai hidas laite voidaan silti merkitä USB 2.0 laite.Näin ollen kaikki USB 2.0 -keskittimet eivät toimi suurella nopeudella.

USB 3.0on kolmas pääversio Universal Serial Bus (USB) -standardista tietokoneiden ja elektronisten laitteiden liittämiseen.Muiden parannusten ohella USB 3.0 lisää uuden siirtonopeuden, jota kutsutaan nimellä SuperSpeedUSB (SS), joka voi siirtää tietoja jopa 5 Gbit/s (625 MB/s), mikä on noin 10 kertaa nopeampi kuin USB 2.0 -standardi.On suositeltavaa, että valmistajat erottavat USB 3.0 -liittimet USB 2.0 -vastaisistaan ​​käyttämällä sinistä (Pantone 300C) Standard-A-liittimissä ja pistokkeissa[4] ja nimikirjaimilla SS.

USB 3.1, julkaistiin heinäkuussa 2013, on seuraajastandardi, joka korvaa USB 3.0 -standardin.USB 3.1 säilyttää nykyisen SuperSpeed-siirtonopeuden ja antaa sille uuden nimen USB 3.1 Gen 1, samalla kun se määrittää uuden SuperSpeed+-siirtotilan, nimeltään USB 3.1 Gen 2, joka voi siirtää dataa jopa 10 Gbit/s nopeudella nykyisen USB-tyypin kautta. A- ja USB-C-liittimet (1250 MB/s, kaksi kertaa USB 3.0:aan verrattuna).
USB 3.2, julkaistiin syyskuussa 2017, korvaa USB 3.1 -standardin.Se säilyttää nykyiset USB 3.1 SuperSpeed- ja SuperSpeed+ -datatilat ja tuo kaksi uutta SuperSpeed+-siirtotilaa USB-C-liitännän kautta kaksikaistaista toimintaa käyttäen tiedonsiirtonopeuksilla 10 ja 20 Gbit/s (1250 ja 2500 MB/s).

number (1)

pöytäkirja

Jokaisessa keskittimessä on täsmälleen yksi ylävirran portti ja useita alavirran portteja.Ylävirran portti yhdistää keskittimen (suoraan tai muiden keskittimien kautta) isäntään.Muita keskittimiä tai laitteita voidaan liittää alavirran portteihin.Normaalin lähetyksen aikana keskittimet ovat olennaisesti läpinäkyviä: sen ylävirran portista vastaanotettu data lähetetään kaikkiin sen alavirran portteihin liitettyihin laitteisiin (kuvallisesti kuvattu USB 2.0 -spesifikaatiossa kuvassa 11-2, Hub Signaling Connectivity).Alavirran portista vastaanotettu data välitetään yleensä vain ylävirran portille.Tällä tavalla kaikki keskittimet ja laitteet vastaanottavat sen, mitä isäntä lähettää, ja sen, mitä laite lähettää, vastaanottaa isäntä, mutta eivät muut laitteet (poikkeus on jatkamissignalointi).Alavirran reititystä on muutettu USB 3.0:ssa lisäämällä pisteestä pisteeseen -reititys: Paketin otsikossa lähetetty reittimerkkijono mahdollistaa sen, että USB 3.0 -isäntä voi lähettää loppupään paketin vain yhteen kohdeporttiin, mikä vähentää ruuhkaa ja virrankulutusta.

Keskittimet eivät ole läpinäkyviä, kun ne käsittelevät alavirran porttien tilan muutoksia, kuten laitteiden lisäämistä tai poistamista.Erityisesti, jos keskittimen alavirran portti muuttaa tilaa, tämä muutos käsitellään isännän ja tämän keskittimen välisessä vuorovaikutuksessa;kaikki isännän ja "vaihdetun keskittimen" väliset keskittimet toimivat läpinäkyvinä.

Tätä tarkoitusta varten jokaisessa keskittimessä on yksi keskeytyspäätepiste "1 IN" (päätepisteen osoite 1, keskitin-isäntäsuunta), jota käytetään signaloimaan muutoksia alavirran porttien tilassa.Kun joku kytkee laitteen, keskitin havaitsee jännitteen joko D+:ssa tai D- ja signaloi liittämisen isännälle tämän keskeytyspäätepisteen kautta.Kun isäntä pollaa tätä keskeytyspäätepistettä, se oppii, että uusi laite on olemassa.Sitten se käskee keskittimen (oletusohjausputken kautta) nollaamaan portin, johon uusi laite liitettiin. Tämä nollaus saa uuden laitteen olettamaan osoitteen 0, ja isäntä voi sitten olla vuorovaikutuksessa sen kanssa suoraan;tämä vuorovaikutus johtaa siihen, että isäntä määrittää laitteelle uuden (ei-nolla-osoitteen).

number (4)

Tapahtuman kääntäjä

Mikä tahansa USB 2.0 -keskitin, joka tukee korkeampaa standardia kuin USB 1.1 (12 Mbit/s), kääntää alemman ja korkeamman standardin välillä käyttämällä niin kutsuttua tapahtumakääntäjää (TT).Jos esimerkiksi USB 1.1 -laite on liitetty USB 2.0 -keskittimen porttiin, TT tunnistaa ja kääntää automaattisesti USB 1.1 -signaalit USB 2.0:ksi uplinkissä.Oletusasetuksena on kuitenkin, että kaikilla alemman standardin laitteilla on sama tapahtumakääntäjä, mikä luo pullonkaulan, konfiguraation, joka tunnetaan nimellä yksitapahtumakääntäjä.Tämän seurauksena luotiin monitransaktioiden kääntäjiä (Multi-TT), jotka tarjoavat enemmän tapahtumakääntäjiä pullonkaulojen välttämiseksi.Huomaa, että USB 3.0 -keskittimet eivät tällä hetkellä suorita tapahtumien muuntamista supernopeiksi USB 2.0 -laitteille.

number (5)

Elektroninen suunnittelu

Useimmat USB-keskittimet käyttävät yhtä tai useampaa integroitua ohjainta (IC), joista useita malleja on saatavana eri valmistajilta.Useimmat tukevat neliporttista keskitinjärjestelmää, mutta alalla on saatavilla myös 16-porttisia keskitinohjaimia käyttäviä keskittimiä.USB-väylä mahdollistaa seitsemän porrastettua porttitasoa.Pääkeskitin on ensimmäinen taso, ja viimeiset laitteet ovat seitsemännellä tasolla, mikä mahdollistaa viiden tason keskittimet niiden välillä.Käyttäjälaitteiden enimmäismäärää pienentää keskittimien määrä.Kun 50 keskitintä on kiinnitetty, enimmäismäärä on 127−50 = 77.

number (8)

Käänteiset tai jakamiskeskittimet (KVM)

Saatavilla on myös "jakamiskeskittimiä", jotka ovat käytännössä USB-keskittimen vastakohta, jolloin useat tietokoneet voivat käyttää (yleensä) yhtä oheislaitetta.Ne voivat olla joko manuaalisia, käytännössä yksinkertainen kytkinrasia tai automaattisia, joissa on mekanismi, joka tunnistaa, mikä tietokone haluaa käyttää oheislaitetta ja vaihtaa sen mukaisesti.He eivät voi myöntää useammalle kuin yhdelle tietokoneelle pääsyä kerralla.Joissakin malleissa on kuitenkin mahdollisuus ohjata useita oheislaitteita erikseen (esim. kaksi PC:tä ja neljä oheislaitetta, jotka määrittävät käyttöoikeudet erikseen).Yksinkertaisemmat kytkimet ovat yleensä automaattisia, ja tämä ominaisuus asettaa ne yleensä myös korkeampaan hintaan.Nykyaikaiset "näppäimistö-, video- ja hiiri"-kytkimet (KVM) voivat myös usein jakaa USB-laitteita useiden tietokoneiden välillä.


  • Edellinen:
  • Seuraava: