USB: elektrische Verschaltung (bidirektional)

woody schrieb:
> Aber dann würde es ja knallen...?

Das Protokoll regelt normalerweise, wer wann die Leitung belegt. Die 
max. 480Mbit/s gelten nur unidirektional!

Außerdem: Beide Treiber haben Strombegrenzung. Entweder durch 
Fehlererkennung auf Protokollebene oder durch HW-Maßnahmen wird 
abgeschaltet, neu versucht usw.

Jim M. schrieb:
> Das Device darf seinen Transmitter genau dann einschalten, wenn es ein
> entsprechendes Token (oder Datenpaket) vom Host erhalten hat.

Ganz genau, darauf möchte ich hinaus:
Meines Erachtens wäre es grob fahrlässig, wenn das Ganze nur über die 
Software abgesichert wäre. Will sagen, ein einziger Fehler im 
Programmcode könnte dazu führen, dass zwei Spannungsquellen parallel 
geschalten werden.

requirements engineer schrieb:
> Außerdem: Beide Treiber haben Strombegrenzung. Entweder durch
> Fehlererkennung auf Protokollebene oder durch HW-Maßnahmen wird
> abgeschaltet, neu versucht usw.

Meine Sorge ist die:
Angenommen, ich baue mir ein eigenes USB Device, welches mir +3.6 V an 
D+ anlegt. Der PC hingegen besitzt im Worst Case ein billig USB-Chipset 
aus China :), welches keinerlei HW-Absicherung besitzt und wir nehmen 
einfach mal an, der zugehörige USB Treiber wäre auch murks hihi. In 
diesem Fall hätte mein USB Device keine Chance zu detektieren, ob der PC 
das Potential später auch auf +3.6V zieht, da ich keinen Unterschied 
anhand der Spannung feststellen könnte. D.h. guter Stichpunkt - das 
ganze muss wohl über eine Strombegrenzung passieren. Eine solche 
Strombegrenzung hat aber möglicherweise Auswirkungen auf meine 
Schaltgeschwindigkeit?

Mich würde zudem stark interessieren, ob USB Devices in der Praxis 
tatsächlich eine HW-Strombegrenzung implementieren.

Herzlichen Dank übrigens für Eure schnellen Antworten!! Das ist super.

woody schrieb:
> Meines Erachtens wäre es grob fahrlässig, wenn das Ganze nur über die
> Software abgesichert wäre

Das ist aber ziemlich die einzige Möglichkeit. Andere Schnelle Busse wie 
SD-bus machen das genauso. Systeme mit OpenDrain+PullUp wie zB. CAN oder 
I2C die Hardware seitig eigensicher sind, sind halt lahm.

S. R. schrieb:

> Nein. Ebensowenig wie viele Chipsätze, zumindest aus früherer Zeit. Im
> Zweifelsfall kommen dann eben mal 5A aus der USB-Buchse, es macht kurz
> "puff" und man hat mindestens einen USB-Anschluss weniger.

Welcher USB-Chipsatz kann denn 5 A treiben? Der Kurzschlußstrom von D+ 
oder D- nach Masse liegt bei wenigen mA. Eine kurzgeschlossene 
TxD-Leitung der RS-232 schafft bis 80 mA.

Von den Versorgungsleitungen war bisher nicht die Rede. Der TO fragte 
was passiert wenn Host und Device gleichzeitig senden und somit auf den 
Datenleitungen zwei Treiber gegeneinander arbeiten. ONsemi schreibt in 
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN-6022.pdf.pdf

1

"A USB transceiver is required to withstand a continuous 

2

short circuit of D+ and/or D- to VBUS, GND, other data 

3

line, or the cable shield at the connector, for a minimum of 

4

24 hours without degradation. It is recommended that 

5

transceivers be designed to withstand such short-circuits 

6

indefinitely. The device must not be damaged under the 

7

short-circuit condition when transmitting 50% of the time 

8

and receiving 50% of the time (in all supported speeds).  

9

The transmit phase consists of a symmetrical signal that 

10

toggles between drive HIGH and drive LOW. This 

11

requirement must be met for max value of VBUS (5.25 V)"

Wo die das herhaben steht allerdings nicht dabei...

--> Woody: es handelt sich nicht um SPANNUNGSQUELLEN, sondern um 
Stromquellen!
Außerdem werden D+ und D- weder nach GND und VCC geschatet. Es handelt 
sich viel mehr um ein LVDS Signal--> Siehe hier: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Low_Voltage_Differential_Signaling

Der Signalhub beträgt nur wenige Millivolt und liegt im Mittel bei der 
halben Betriebsspannung.

Selbst wenn bei Transmitter - irrtümlich - beide gleichzeitig Senden, so 
passiert zunächst überhaupt nichts. Die Spannung auf den D+ oder D- 
Leitungen würde dann halt statt 350mV vielleicht 700mV weit auseinander 
liegen.

Die Pullup und Pulldownwiderstände in Deinem Bild sind auch nicht 
maßgeblich an der Signalübertragung beteiligt, sondern dienen unter 
anderem dazu, zu erkennen, ob ein Gerät in eine USB Buchse gesteckt 
worden ist. etc.

> Der Signalhub beträgt nur wenige Millivolt und liegt
> im Mittel bei der halben Betriebsspannung.

Nein.

Bei Low- und Full-Speed:
Output Low = 0..0,3V
Output High = 2,8..3,6V

Bei High-Speed:
Output Low = -0,01..+0,01V
Output High = +0,36..+0,44V