Seberapa andalkah bus USB rantai daisy? Apa risikonya dan bagaimana meminimalkannya?

pengantar

USB telah ada cukup lama sekarang, digunakan secara luas bahkan dalam industri otomotif, kelautan dan ruang angkasa sampai batas tertentu. Namun cara komunikasi tertentu lebih dapat diandalkan daripada yang lain dalam hal:

• Kemungkinan redundansi panas

• Perlindungan peralatan yang terhubung terhadap kegagalan dalam koneksi lain (lonjakan arus pendek, kelakuan buruk [data, level tegangan, timing ...] ...) atau pada hub / sakelar itu sendiri

• Waktu rata-rata yang besar sebelum kegagalan ("macet" atau kegagalan perangkat keras)

Biasanya, tingkat kesalahan agak kurang penting karena deteksi dan koreksi (yang mungkin memerlukan pengiriman ulang) ditangani oleh perpustakaan protokol / stack.

Pertanyaan

Saya ingin tahu seberapa andal sistem berbasis hub USB (katakanlah, 16 port, baik itu daisy dirantai atau tidak). Apa yang biasanya salah, dan apa yang bisa dilakukan (perlindungan / topologi ...) untuk mencegah kegagalan titik tunggal menyebar (idealnya saya hanya akan menukar peralatan yang salah dan siap untuk pergi).

Masalah khusus

Untuk peralatan tertentu di tempat kerja, saya perlu menghubungkan 16 perangkat ke PC primer dan PC berlebihan (mengambil alih jika yang lain macet). 75% perangkat memiliki Ethernet dan USB dan 25% hanya USB, dan saya bertanya-tanya apakah saya harus menyederhanakan semuanya (yang dapat meningkatkan keandalan juga) dengan menggunakan USB saja atau memiliki keduanya untuk memaksimalkan keandalan. Untuk USB, beralih di antara 2 komputer akan dilakukan menggunakan saklar manual.

Sebagai ilustrasi, hub yang saya pertimbangkan adalah yang ini , menangani lonjakan <350W tetapi tampaknya tidak terisolasi; Saya punya firasat mereka terlalu sering menggunakan istilah "industri" jadi saya dapat mengubahnya untuk beberapa port daisy dirantai 7. Peralatan yang terhubung adalah sekelompok pengontrol suhu PID industri, UPS dan termometer presisi. Namun pertanyaan ini lebih bersifat umum.

Anda benar bahwa lonjakan merupakan masalah kegagalan kaskade; memang benar bahwa USB tidak diisolasi secara galvanis secara default, dan pada kenyataannya menyulitkan pantat untuk mengisolasi karena sifat setengah dupleks, dua arah, diferensial-tetapi-tidak-selalu (ledakan sifat SE0!). Untungnya, orang-orang baik di Perangkat Analog melangkah dan menyatukan ADuM4160 untuk mengurus semua bagian yang benar-benar sulit dari isolasi USB - sementara itu hanya mendukung operasi kecepatan rendah atau penuh, dan tidak dapat melewati sinyal negosiasi kecepatan rendah / penuh, artinya tidak dapat dibangun menjadi USB "gumpalan" terisolasi tujuan umum tanpa bantuan, itu masih merupakan hal yang paling dekat dengan isolator USB generik yang tersedia.

Dengan asumsi bahwa pasokan 5V yang dapat diandalkan untuk hub tersedia, dan lebih disukai satu pasokan 5V per hub (tidak sulit!), Saya akan membagi hub menjadi masing-masing 4 port dan mengisolasi port upstream untuk setiap hub - pilih chipset hub favorit Anda di sini . Seiring dengan penindasan lonjakan per-pelabuhan yang baik, untuk itu saya akan menentukan sepasang perangkat Bourns TBU secara seri dengan D + / D- dan penekan energi tinggi berkapasitas rendah, penekan berenergi tinggi selain penjepit MOV dan TVSS + pembatas arus atau PPTC untuk Vbus dan jaringan TVSS / clamp wajib untuk D + / D-, ini harus membatasi penyebaran lonjakan melalui jaringan USB.

Saya bekerja di departemen TI di tempat kerja saya dan banyak orang di tempat kerja saya menjalankan beberapa perangkat sekaligus pada hub USB enam port. Saya tidak pernah memiliki keluhan atau masalah dengan mereka apakah itu di rumah atau di antara orang lain di tempat kerja saya. Kami dapat melakukan hot-swap perangkat apa pun di hub tanpa masalah. Satu hal yang perlu dipertimbangkan adalah bandwidth akan dibagi di semua perangkat pada hub. Ini berarti bahwa jika Anda memiliki dua hard drive USB 3.0 yang bagus (secara teoritis 5 Gbit / dtk) yang berjalan pada hub yang saling mentransfer informasi, mereka hanya akan mentransfer masing-masing sebesar 2,5 Gbit / dt (di bawah kondisi teoritis optimal).