USB बस संचालित हब - प्रति उपकरण 100 mA से अधिक?


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मैं USB पॉवर प्रबंधन के संबंध में एक बहुत विशिष्ट प्रश्न पूछना चाहता हूं।

सबसे पहले, मैं अपने डिवाइस के डिजाइन की रूपरेखा तैयार करूंगा। यह मेरे DIY स्पीकर सिस्टम के लिए एक अंतर्निहित ऑडियो कोडेक के साथ एक सममित सिग्नल लाइन ड्राइवर है। डिवाइस को आंतरिक रूप से दो ज्यादातर स्वतंत्र ब्लॉकों में विभाजित किया गया है: एक नियंत्रित MCU और ऑडियो कोडेक (TI के PCM2706) के साथ बहुत ही लाइन ड्राइवर। दोनों को USB डेटा कनेक्टिविटी (ड्राइवर ब्लॉक के लिए FT232R के माध्यम से) और पूरे डिवाइस को बस-संचालित होना चाहिए। दोनों हब को एक साथ एक यूएसबी अपलिंक यूएसबी कनेक्शन की उपज देते हुए, एक यूएसबी हब चिप से जोड़ा जाएगा। मुझे उम्मीद है कि चालक चरण की खपत 100 और 200 एमए (निश्चित रूप से एक से अधिक लोड इकाई) के बीच कुछ होगी।

यहां समस्या आती है: यूएसबी विनिर्देश के अनुसार, एक बस-संचालित हब अपस्ट्रीम बंदरगाह से अधिकतम 5 इकाइयों को खींचते समय प्रति डाउन पोर्ट केवल एक इकाई प्रदान कर सकता है। मैं जानना चाहता हूं, अगर ड्राइवर चरण के लिए मैंने FT232 के माध्यम से दो इकाइयों का अनुरोध किया तो हब क्या करेगा। 5-यूनिट अपस्ट्रीम सीमा (हब के लिए 1 यूनिट, कोडेक के लिए 1 यूनिट और ड्राइवर के लिए दो) तक नहीं पहुंच पाएगी, इसलिए कंप्यूटर को भौतिक रूप से उस धारा की आपूर्ति करने में सक्षम होना चाहिए।

हब चिप के लिए, मैं http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tusb2036.pdf देख रहा हूं । "गैंग्ड" पावरिंग मोड का एक विकल्प है, क्या इससे कोई मदद मिलेगी? या चिप सिर्फ ड्राइवर को दो यूनिट देने से इंकार करेगा? और इस मामले में, क्या कोई गंदा काम है?

मुझे इस बात की जानकारी है कि एन्यूमरेशन के दौरान अधिकतम 100 एमए खींचने के लिए उच्च शक्ति वाले उपकरणों की भी आवश्यकता होती है; यह कोई समस्या नहीं है क्योंकि एफटी 232 केवल एन्यूमरेशन के बाद ड्राइवर को चालू करने में सक्षम है। हब स्वतंत्र रूप से भी चरणों को चालू करेगा।

आशा है कि मैंने अपनी समस्या को पर्याप्त रूप से स्पष्ट किया है और आपके समय के लिए अग्रिम धन्यवाद :)

अपडेट करें:

मैंने TUSB2036 चिप पर कुछ और शोध किया। Overcurrent संरक्षण / OCPROT पिन द्वारा बंद किया जा सकता है। हब तब रूट कंट्रोलर को रिपोर्ट करता है कि यह ओवरक्रंट का पता लगाने में सक्षम नहीं है। डेटाशीट में एक चेतावनी है, कि यूएसबी 2.0 विनिर्देश द्वारा ओसी सुरक्षा की आवश्यकता है - यह मेरे लिए कोई फर्क नहीं पड़ता, मुझे केवल 1.1 पूर्ण-गति की आवश्यकता है। पीसी का रूट हब तब IMO पूरे डिवाइस में 500 mAmps की आपूर्ति करता है। इस प्रकार, मैं ड्राइवर के FT232 को केवल 100 एमए की आवश्यकता के लिए सेट कर सकता था और हब को कभी पता नहीं चलेगा कि क्या मैं सीमा से अधिक हो गया (पीसी के पाठ्यक्रम से 500 एमए का सम्मान करते हुए)। क्या कोई बता सकता है कि क्या यह काम कर सकता है?

जवाबों:


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आपके डिजाइन के बारे में मेरी समझ यह है कि पूरा उपकरण एक एकल पीसीबी पर है, एक एकल बाड़े के भीतर है, और एक ही यूएसबी केबल द्वारा होस्ट से जुड़ा है। आपने पीसीबी पर एक हब को एकीकृत किया है ताकि दोनों उपकरणों को पीसी के साथ संवाद करने की अनुमति मिल सके। निम्नलिखित उत्तर इन मान्यताओं पर टिका होगा, अगर यह डिस्कनेक्ट करने योग्य केबलों द्वारा जुड़े कई अलग-अलग उपकरणों से बना होता है तो इससे चीजें बदल जाती हैं।

इस मामले में, मेरा सुझाव है कि आप बस हाई-पावर डिवाइस के रूप में एन्यूमरेट करने के लिए हब को कॉन्फ़िगर करें, और परिणामी 500 एमए को पूरे बोर्ड के बीच साझा करें। दिलचस्प रूप से पर्याप्त है, TI का गैंग-पोर्ट नमूना योजनाबद्ध सभी उपकरणों को एक साथ जुड़ा हुआ दिखाता है, यहां तक ​​कि जब उनके बिजली प्रबंधन आईसी का उपयोग करते हैं:

यहां छवि विवरण दर्ज करें

आने वाली 5 वी बिजली की आपूर्ति लाइन (नीले रंग में हाइलाइट की गई, क्योंकि यह दो जालों में से एक है जिसे हम इस जटिल योजनाबद्ध में रुचि रखते हैं) एक टीपीएस 2041 पावर मैनेजमेंट आईसी (एक उदार विवरण) से जुड़ा हुआ है, यह वास्तव में सिर्फ एक एफईटी है जो बन्द हो जाता है यह पता लगाया जा रहा है 500mA वर्तमान की)। हालाँकि, प्रत्येक इनपुट को एक साथ छोटा किया गया है, और प्रत्येक आउटपुट को एक साथ शॉर्ट किया गया है, और फिर डाउनस्ट्रीम पोर्ट्स (लाल रंग में दिखाया गया नेट) में से प्रत्येक को वितरित किया गया है।

असल में, वे एक आईसी में डाउनस्ट्रीम वर्गों के सभी के लिए overcurrent संरक्षण कर रहे हैं। उनके पास यह पता लगाने का कोई तरीका नहीं है कि क्या उनके पास तीन कम-शक्ति (100mA) इकाइयाँ, एक एकल उच्च-शक्ति इकाई, या दो निम्न-शक्ति इकाइयाँ और एक 300 mA इकाई है। ये सभी विकल्प इस संदर्भ डिजाइन के आधार पर स्वीकार्य हैं। आप ने लिखा:

USB विनिर्देश के अनुसार, एक बस-संचालित हब अधिकतम 5 इकाइयों को आकर्षित करते हुए डाउनस्ट्रीम पोर्ट प्रति केवल एक इकाई प्रदान कर सकता है ...

लेकिन, सीधे आपके प्रश्न का उत्तर देने के लिए, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स (एक यूएसबी समूह के सदस्य और प्रमुख कार्यान्वयनकर्ता) के इस डिज़ाइन से पता चलता है कि आपको केवल यह गारंटी देनी होगी कि कुल वर्तमान 5 इकाइयों से कम है।


आपकी समस्या को हल करने के लिए, नियम राज्य ( संक्षेप में उत्कृष्ट यूएसबी से लिया गया है ):

हाई पावर बस पावर्ड फ़ंक्शंस बस से अपनी सारी शक्ति खींचेंगे और इसे कॉन्फ़िगर किए जाने तक एक से अधिक यूनिट लोड नहीं खींच सकते हैं, जिसके बाद यह 5 यूनिट लोड (500 एमए मैक्स) को हटा सकता है बशर्ते इसके विवरणकर्ता में इसके लिए कहा जाए।

यदि आप यह गारंटी दे सकते हैं कि आपका ड्राइवर चरण चालू नहीं होगा जब तक कि डिवाइस को कॉन्फ़िगर नहीं किया गया है (जो कि मेजबान नियंत्रक में समयबद्ध देरी के रूप में सरल हो सकता है), आप बस सब कुछ एक साथ तार कर सकते हैं। क्योंकि आपका पूरा सर्किट एक एकल पीसीबी पर है और इसमें कोई उपयोगकर्ता-सुलभ डाउनस्ट्रीम पोर्ट नहीं है, आप शायद TPS2041 को छोड़ सकते हैं और किसी भी राज्य में 500 mA से अधिक वर्तमान की आवश्यकता नहीं करने के लिए सिस्टम को डिज़ाइन कर सकते हैं।

हाई-पावर डिवाइस के रूप में एन्यूमरेट करने का एक और लाभ इनपुट वोल्टेज विनिर्देशों में सुधार है। जब आपने एक कम-शक्ति डिवाइस के रूप में गणना की है, तो होस्ट को केवल अपस्ट्रीम पोर्ट पर 4.40 वी (जो केबल के प्रतिरोध के कारण आपके डिवाइस पर कम होगा) का उत्पादन करने की आवश्यकता है। जब आपने एक उच्च-शक्ति डिवाइस के रूप में गणना की है, तो विनिर्देश आपको गारंटी देता है कि आपको 4.75 V मिलेगा, जो आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे किसी भी 5V घटकों के ऑपरेटिंग रेंज के भीतर होने की अधिक संभावना है।


एक उत्कृष्ट उत्तर के लिए धन्यवाद। लेकिन मैं हब को इस तरह कैसे कॉन्फ़िगर करूं? क्या मुझे बाहरी EEPROM की आवश्यकता है या क्या मैं जमीन पर / / पिन किए गए पिन को बाँध सकता हूं (और आपके द्वारा भेजे गए योजना के अनुसार अन्य कॉन्फ़िगर पिन)?
लादिस्लाव

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आपको टाई करने की ज़रूरत होगी! हालाँकि, बाहरी EEPROM अच्छा हो सकता है: अन्यथा आपका डिवाइस पीसी पर 'जेनेरिक USB हब' के रूप में दिखाई देगा। वैकल्पिक रूप से, आप संभवतः अपने जहाज पर माइक्रोकंट्रोलर के साथ एक EEPROM का अनुकरण कर सकते हैं (एक गुलाम के रूप में कार्य करने के लिए I2C इंटरफेस में से एक को कॉन्फ़िगर करें)। तब आप इसे 'स्पीकर सिस्टम ड्राइवर और कोडेक कंट्रोलर' या कुछ इस तरह से रिपोर्ट कर सकते थे।
केविन वर्मियर

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मैंने उस हब के चारों ओर एक बोर्ड बनाया है।

मेरे आवेदन में, यह एक FT232 और एक FT245 के लिए उपयोग की अनुमति दे रहा था।

यदि सब कुछ आपके अपने पीसीबी पर है, तो मैं आपको पूरी तरह से पूरी तरह से ओवरक्रैक प्रोटेक्शन सिस्टम को पूरी तरह से अनदेखा करने की सलाह दूंगा। आखिरकार, यदि आपके पीसीबी पर कुछ विफल हो जाता है, तो पूरी चीज को काम की आवश्यकता होगी, इसलिए डिवाइस को आंशिक विफलता से निपटने में सक्षम बनाना एक मूट बिंदु की तरह है।

अपनी स्थिति में, मैंने TUSB को पूर्ण 500 एमए का अनुरोध करने और ओवरक्रैक संरक्षण को अक्षम करने के लिए स्ट्रैप किया, और USB 5.0v से सीधे सब कुछ चलाया। मैंने हब को अपस्ट्रीम होस्ट को स्व-संचालित करने के लिए रिपोर्ट करने के लिए मजबूर करके इसे पूरा किया।

मैंने बिना किसी वास्तविक समस्या के, एक-दो बोर्ड बनाए हैं, इसलिए यह पूरी तरह से कारगर रणनीति लगती है। यह कई अलग-अलग कंप्यूटरों के साथ भी उपयोग किया गया है, इसलिए मुझे इसका उपयोग करते हुए बहुत आत्मविश्वास महसूस होगा।

बेशक, अगर यह एक उत्पादन उपकरण के लिए है, बल्कि एक व्यक्तिगत परियोजना, या एक परीक्षण-दोहन (जो कि मेरे मामले में है), तो यह पूरी तरह से अलग समस्या है।

यहां छवि विवरण दर्ज करें

(योजनाबद्ध पर नोट देखें)


इसके लायक होने के लिए, आप अक्सर बहुत अधिक परेशानी के बिना अधिकांश आधुनिक यूएसबी पोर्टों का बहुत बुरा दुरुपयोग कर सकते हैं। उनमें से बहुत अधिक बिजली की आपूर्ति कर सकते हैं तो 500ma वे रेटेड हैं, बहुत परेशानी के बिना।
इसके अलावा, उनमें से अधिकांश (सभी मैंने परीक्षण किया है, कुछ लैपटॉप को छोड़कर ) पूरी तरह से पूरे 500 मीटर की आपूर्ति करेगा, बिना किसी उपकरण के सभी को एन्यूमरेट करने के लिए।

हालाँकि, यह मदरबोर्ड से मदरबोर्ड में भिन्न होता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि USB होस्ट कैसे डिज़ाइन किया गया है। आपकी माइलेज भिन्न हो सकती है।


हां, मैं उसके बारे में सोच रहा हूं, लेकिन जैसा कि आपने कहा है, यह एमबी से एमबी तक भिन्न होता है। डिवाइस का उत्पादन हजारों में नहीं किया जाएगा, लेकिन मुझे इसकी आवश्यकता है कि यह जितना संभव हो उतना अंतर हो, इसलिए यह किसी भी कंप्यूटर पर "बस काम करेगा"। वैसे भी धन्यवाद, व्यावहारिक अवलोकन केवल मूल्यवान हैं :)।
लादिस्लाव

@ लैडस्लाव - मुझे नहीं लगता कि कम से कम कुछ हद तक यूएसबी युक्ति का उल्लंघन किए बिना डाउनस्ट्रीम उपकरणों को पावर-स्विच करने की क्षमता से बचने के लिए वैसे भी है।
कॉनर वुल्फ

यह ध्यान देने योग्य है कि यदि आप डिवाइस को बस-संचालित के रूप में रिपोर्ट करने के लिए स्ट्रैप करते हैं, और पावर-स्विचिंग से परेशान नहीं होते हैं, तो यह किसी भी तरह से काम कर सकता है । यह परीक्षण के लायक हो सकता है। वैकल्पिक रूप से, USB-1.1 केवल हब IC के लिए देखें।
कॉनर वुल्फ

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थोड़ा गंदा हो सकता है: TUSB2036 डाउनस्ट्रीम पोर्ट चयन (p3 NPINT1-0 10 पर सेट) के लिए अनुमति देता है। फिर अपने डिवाइस को दो (भौतिक) बंदरगाहों से कनेक्ट करें ताकि आप समानांतर में 2 इकाइयों को आकर्षित कर सकें।

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