Maksymalna długość kabla USB?

Chcę użyć bardzo długiego kabla USB, aby umieścić kamerę internetową w innym pomieszczeniu. Maksymalna znaleziona długość wynosiła pięć metrów.

1. Jaka jest maksymalna długość kabla USB?

2. Jaka jest maksymalna możliwa do uzyskania długość przy użyciu przedłużaczy USB?

5 metrów to maksymalny kabel USB. Możesz przejść dalej, podłączając koncentratory USB szeregowo (maksymalnie 5 koncentratorów połączonych w ten sposób). Nie można po prostu używać przedłużaczy USB ze względu na problemy z synchronizacją.

Z USB FAQ :

P1: Jak długo kabla mogę użyć do podłączenia urządzenia?
A1: W praktyce specyfikacja USB ogranicza długość kabla między urządzeniami o pełnej prędkości do 5 metrów (nieco poniżej 16 stóp i 5 cali). W przypadku urządzenia o niskiej prędkości limit wynosi 3 metry (9 stóp 10 cali).

P2: Dlaczego nie mogę użyć kabla dłuższego niż 3 lub 5 m?
A2: Konstrukcja elektryczna USB na to nie pozwala. Kiedy zaprojektowano USB, podjęto decyzję o obsłudze propagacji pól elektromagnetycznych na liniach danych USB w sposób, który ograniczył maksymalną długość kabla USB do czegoś w zakresie 4m. Ta metoda ma wiele zalet, a ponieważ USB jest przeznaczony do środowiska stacjonarnego, ograniczenia zasięgu uznano za dopuszczalne. Jeśli znasz teorię linii transmisyjnych i chcesz uzyskać więcej szczegółów na ten temat, zapoznaj się z sekcją Sygnały USB w FAQ dla programistów .

P3: Jak daleko od komputera mogę umieścić urządzenie USB?
A3: Przy maksymalnie 5 koncentratorach połączonych kablami 5 m i 5 m kablem prowadzącym do twojego urządzenia o pełnej prędkości, otrzymasz 30 m kabla (szczegóły w sekcji 7.1.19). Dzięki urządzeniu o niskiej prędkości będziesz w stanie uzyskać zasięg do 27 m, w zależności od długości kabla urządzenia. Dzięki prostej trasie kablowej prawdopodobnie będziesz w stanie dosięgnąć około 25 metrów od komputera.

P4: Muszę umieścić urządzenie USB w odległości X od mojego komputera. Co ja robię?
A4: Jeśli X jest mniejszy niż 25 m (patrz poprzednie pytanie), kup kilka koncentratorów i połącz je szeregowo za pomocą kabli 5 m. Jeśli chcesz pójść dalej, umieść inny komputer, a może laptop, w miejscu, w którym ma być urządzenie, i połącz go z pierwszym komputerem, używając czegoś, co ma być połączeniem dalekiego zasięgu, takiego jak Ethernet lub RS -485. Jeśli nie potrzebujesz używać tylko USB, rozważ użycie adapterów Ethernet opartych na USB do połączenia komputerów.

Wszystkie odpowiedzi są niepoprawne, jeśli OP oznaczało łącze działające z szybkością komunikacji High-Speed ​​USB2.0 (480 Mbit / s).

Długość łącza komunikacyjnego USB jest ograniczona przez architekturę USB z pięcioma koncentratorami w łączu. Protokół USB wymaga, aby urządzenia USB wysyłały zwrotne pakiety uzgadniania jako ACK, NAK, NRDY itp. Odpowiedzi te muszą wrócić do hosta w określonym czasie, który jest ustawiony na 1,7 µs. Sprzęt kontrolera hosta ustawiłby flagę / przerwanie, jeśli odpowiedź nie zostanie odebrana na czas po 1-2-3 próbach, co oznaczałoby awarię łącza.

A teraz, jaka była podstawa tego ograniczenia 1,7 µs? Opiera się na najgorszym przypadku podróży z pakietem uścisku dłoni. Wszystko zostało wyjaśnione w specyfikacjach USB 2.0, Rozdział 7.1.19.2. Istnieją trzy czynniki:

1. Fizyczna integralność sygnału na skrętce różnicowej dla realistycznie produkowanych kabli (dopasowanie impedancji, jednorodność kabla, utrata sygnału). Okazało się, że limit długości kabla wynosi 5 m na segment. Kabel o długości 5 m ma szacunkowe opóźnienie propagacji w jedną stronę 26 ns na specyfikację USB. Wszystkie sześć kabli będzie miało opóźnienie w obie strony około 300 ns.

2. Opóźnienie propagacji sygnału cyfrowego wzdłuż ścieżki repeatera koncentratora, ograniczone przez sugerowaną architekturę do 40 bitów HS, co stanowi około 80 ns na hub jednokierunkowy. Pięć węzłów będzie miało opóźnienie w obie strony wynoszące około 800 ns.

3. Urządzenie USB może reagować 192 razy, czyli 400 ns.

Zatem całkowity czas odpowiedzi wynosi 1500 ns. Specyfikacja pozwala na pewien luz i wydłuża limit czasu do 1700 ns.

Dlatego limit czasu propagacji mediów wynosi 1700 ns - 400 ns = 1300 ns lub 650 ns w jedną stronę. Jeśli możesz wyprodukować kabel, który ma tak niską utratę propagacji fali o wartości ponad 650 ns, że może dostarczyć oko o otwartym sygnale spełniające dalekosiężny szablon USB, host z jednym urządzeniem USB może z nim pracować. Przyjmując 26 ns na 5 m, sprowadza się do 125 m kabla. Jest to maksymalny teoretyczny limit.

Chciałbym zobaczyć, czy tego rodzaju kabel da się zrobić. Osobiście miałem dobre połączenie bezbłędne z kablem o długości 12 stóp (40 stóp) wykonanym z Cat 5e. Ale zależy to od jakości / czułości odbiorników na obu końcach łącza.

DODATEK: Powyższa odpowiedź jest ważna tylko dla ogólnego protokołu komunikacyjnego USB HS. Istnieją jednak inne ograniczenia funkcjonalne dotyczące maksymalnej długości kabla w USB: jest to związane z funkcją szybkiego odłączania. Odłączanie HS w USB opiera się na idei, że odłączony kabel odbija sygnał z powrotem, więc odbicie sumuje się do napięcia sterowanego, co prowadzi do podwojenia amplitudy sygnału w nadajniku. Zgodnie z projektem host HS wysyła znaczniki mikroklatek (zwane SOF) co 125 us. W celu wykrywania odłączenia kabla pakiet SOF ma wydłużony koniec pakietu o długości ~ 83 ns (normalny EOP ma długość 16,6 ns).

Jeśli kabel USB zostanie odłączony na porcie hosta, nie ma problemu. Ale jeśli urządzenie (wraz z zakończeniem) zostanie odłączone na drugim końcu długiego kabla, odbicie musi wrócić w ciągu 83 ns, amplituda podwoi się, a specjalny komparator w odbiorniku PHY zarejestruje warunek „odłączenia HS” . To ustawia limit kablowy posiadania 41,5 ns jednokierunkowego opóźnienia propagacji. Zakładając prędkość propagacji 6 "na 1 ns, wymaga to, aby kabel miał mniej niż 250" długości lub około 6,5 m długości.

To ograniczenie ma miejsce tylko wtedy, gdy chcesz wyczuć czyste i szybkie rozłączenie. Przy dłuższym kablu port hosta zostanie ostatecznie wyłączony z powodu błędu protokołu, więc nie ma większego problemu na końcu.

Zgodnie ze specyfikacjami USB kable dłuższe niż 5 metrów spowodowałyby zbyt duże opóźnienie propagacji sygnału do działania.

Ale udało mi się zbudować pasywny przedłużacz USB 10 m / 30 stóp, który działał dobrze. Wszystko, co zrobiłem, to użyć kabla FTP Cat 5e AWG24 100 omów z jedną skrętką do przesyłania danych (D + i D-; użyłem zielonej pary), a pozostałe trzy skręcone pary do zasilania (V + i V-; równolegle stałe do bryły i od paska do paska).

Nie miałem problemu z użyciem jakiegokolwiek urządzenia USB przez ten kabel.

Jeśli chcesz przekroczyć 5 metrów, użyj wzmacniacza .