Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kleines Breakoutboard mit USB HS (480MBits) verfügbar?


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von Andreas J. (andj)


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Hallo,

ich habe grade versucht bei den üblichen Verdächtigen ein Breakoutboard 
mit USB HS zu finden - bisher erfolglos.

Es gibt einige Cortex M4(f) & M7 mit 64 Beinen und USB HS. Hat jemand 
schonmal ein kompaktes Breakoutboard gefunden mit dem das ohne externe 
Beschaltung möglich ist (Phy ist ja meistens extern)? Das SAME70-XPLD 
kann das z.B., aber mir wäre etwas kompakteres lieber.

Es soll auch wirklich eine MCU mit USB HS sein, kein FTDI etc.

Wenn mir jemand einen Tipp geben kann, wäre das super :)

von universal serial star topology network (Gast)


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EZ-USB FX2 CY7C68013A
* mcs51-derivat
* sdcc als Compiler

"Blue Pill" STM32F105RxT6
* ARM cortex
* arm-none-eabi-gcc als Compiler

von Andreas J. (andj)


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Danke für den Hinweis!

Auf die Idee nach einem 8051 mit USB HS zu suchen wäre ich jetzt 
wirklich nicht gekommen. Irgendwie grotesk und interessant zugleich. 
Besorgen werde ich mir so ein Teil auf jeden Fall. Auch wenn ich lieber 
mit einer moderneren Architektur arbeiten möchte.

Mein Traum wäre quasi ein Board in dem Footprint mit einem M4 oder 
besser.

Der Blue Pill ST scheint mir leider nur 12 MBit/s zu haben.

von Dr. Sommer (Gast)


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Was genau verstehst du unter Breakout Board? Was genau soll da drauf 
sein - Controller oder ULPI Chip oder was?
Einige STM32F73 haben integrierte USB HS Transceiver.  Das STM32F746NG 
Discovery hat einem USB HS Transceiver IC (ULPI) drauf. Handlich ist das 
aber alles eher nicht...

von universal serial star topology network (Gast)


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Andreas J. schrieb:
> Auch wenn ich lieber mit einer moderneren Architektur arbeiten möchte.

Dann nimm den Cypress doch einfach nur als Companion zu einem modernen 
32bitter nebenan.

Beim Bluepill habe ich mich vertan... das ist der '103er. Klar können 
größere STM32 und andere ARMe Vollgas-USB-2.0, aber auf kompakten 
Platinchen gibt's die dann auch nicht mehr.

von universal serial star topology network (Gast)


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Nachtrag STM32: Der 105er und der 107er können angeblich schon USB2.0
Gibt aber nur klobige Eval-Boards dafür...

von Andreas J. (andj)


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Gut wenn man andersrum drüber nachdenkt, sonen 8051 ist schon sehr 
günstig und für einfache USB-HID "Volumenprodukte" o.Ä. somit sicherlich 
eine logische Wahl.

Mit Breakoutboard meine ich eine Leiterplatte mit Microcontroller, USB, 
ggfs. Onboard Programmer und eine Menge I/Os die auf DIL Kontakten 
verfübar sind. So in etwa wie der Arduino Micro.

Die SAM(E/S/V)70 haben auch einen integrierten 480 MBit USB Phy, als ich 
damit gearbeitet hatte, war allerdings nur ab dem 100er Gehäuse USB HS 
möglich wegen Errata. Aber sehr kompakte Boards scheint es davon und den 
ST F7s wohl nicht zu geben.

Die kleinen ST haben laut Übersicht auf der ST Webseite aber USB 2.0 FS, 
also nicht HS.

Ich denke es wird auf den Cypress als Companion hinauslaufen, oder eben 
doch mit 12 MBits begügen.

Das war sehr hilfreich!

: Bearbeitet durch User
von Dr. Sommer (Gast)


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Wie schaffst du denn die 480 MBit/Sec zum Companion? Und hat der 
überhaupt die Leistung für so eine Datenmenge?

von RX Lover (Gast)


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Der Renesas RX71M hat einen integrierten HS-PHY und spielt mit seiner 
Rechenleistung jeden ärmlichen ARM Cortex M4/M7 locker an die Wand. 
Einzig die doppelt genaue FPU fehlt ihm.
https://www.renesas.com/en-eu/products/microcontrollers-microprocessors/rx/rx700/rx71m.html

von John Doe (Gast)


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RX Lover schrieb:
> Der Renesas RX71M hat einen integrierten HS-PHY und spielt mit
> seiner
> Rechenleistung jeden ärmlichen ARM Cortex M4/M7 locker an die Wand.
> Einzig die doppelt genaue FPU fehlt ihm.
> https://www.renesas.com/en-eu/products/microcontro...


Hättest Du wohl gerne:
Der STM32H7 macht doppelt soviel Coremark wie der Renesas. Und die 
lausige FPU des Renesas ist da noch aussen vor...

von Andreas J. (andj)


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Dr. Sommer schrieb:
> Wie schaffst du denn die 480 MBit/Sec zum Companion? Und hat der
> überhaupt die Leistung für so eine Datenmenge?

In meinem Hobby Project möchte ich USB Midi benutzen. Soweit ich mich 
erinnere kann bei einem USB FS 12 MBit/s maximal 1 Transfer pro ms 
gesendet werden. Z.B. 1x Note On = 1 Transfer. (Ist leider ein paar 
Monate her, dass ich mich eingelesen habe).

Die theoretische Bandbreite von 12 MBit/s wird dabei nichtmals 
ansatzweise genutzt, weil die einzelnen Transfers wenig Payload haben. 
Diese minimal Intervalle sind im Betriebsystem (bzw. in der USB Spec) 
aber fest vorgegeben. Um auf eine höhere Anzahl Transfers zu kommen muss 
es eben USB HS sein. In dem Fall ist der HS also nur Mittel zum Zweck 
und die Netto Datenmenge eher gering. Das kann auch ein 8051 an eine 
andere CPU schnell genug weiterreichen.

Ich steuere eine LED Lichterkette an und möchte schon so in etwa auf 60 
"FPS" kommen. Dazu werden aber um die 10-20 Transfers pro Frame benötigt 
(die "Lightshow" wird von den Midi Events abgeleitet, die LED Farben 
werden nicht einzeln über Midi übertragen). Es wäre notgedrungen sicher 
mit 12 MBit möglich, aber nicht elegant.


RX Lover schrieb:
> Der Renesas RX71M hat einen integrierten HS-PHY und spielt mit seiner
> Rechenleistung jeden ärmlichen ARM Cortex M4/M7 locker an die Wand.

Also der Atmel/Microchip SAME70 macht 300 MHz und laut Hersteller 1500 
Coremark, der wäre also noch schneller als der Renesas. In meinem Fall 
reicht alles was eine FP-Unit hat, da ich einige Berechnungen als float 
ausführe.
Auf der Seite steht übrigens, das der Renesas erst in der 176/177 Pin 
Variante USB HS kann. Scheint wie bei Atmel ein Problem zu sein, den USB 
PHY in kleinere Gehäuse zu integrieren.

von Karl (Gast)


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Andreas J. schrieb:
> (Ist leider ein paar Monate her, dass ich mich eingelesen habe).

Es klingt ein wenig wirr, zugegebenermaßen. Die Forderung nach hsusb 
wegen der zu großen Latenz von fsusb ist ... Seltsam.
Soll der Controller Host oder device sein? Ich mag es nicht die 
komplette Herangehensweise eines OT in Frage zu stellen, glaube aber, 
dass dich hsusb nicht viel weiter bringen wird. Prinzipbedingt.

Waveshare hat Boards mit stm32f4 und usb3300 hs phy (und Ethernet). 
Natürlich etwas größer als ein nucleo. Das Layout ist an manchen Stellen 
fragwürdig, funktioniert aber anscheinend ausreichend gut.

von Dr. Sommer (Gast)


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Gibt es nicht für genau so etwas isochrone Transfers?

von Karl (Gast)


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Nein. Isocrone endpoints werden garantiert einmal pro timeslice bedient 
und es wird eine feste Bandbreite reserviert. Die Latenz ist bei einem 
sonst leeren Bus nicht besser als beim Bulk.

von Clemens L. (c_l)


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Andreas J. schrieb:
> Soweit ich mich erinnere kann bei einem USB FS 12 MBit/s maximal
> 1 Transfer pro ms gesendet werden. Z.B. 1x Note On = 1 Transfer.

Der Treiber kann auch mehrere Noten in ein Paket verpacken, und mehrere 
Pakete pro Frame versenden/empfangen. Er muss es nur tun, was zumindest 
bei älteren Windows-Versionen nicht der Fall ist.

Roland hat deswegen einen eigenen Treiber für das selbe Protokoll 
geschrieben, und nennt das ganze "FPT":
https://www.cakewalk.com/Support/Knowledge-Base/20090330/Fast-Processing-Technology
("Hardware tuned for the FPT" heißt nur, dass das Gerät dem OS sagt, 
dass es nicht den Standard-Treiber benutzen will.)

Willst du überhaupt Windows benutzen? Mit Linux hättest du dieses 
Problem nicht.

Dr. Sommer schrieb:
> Gibt es nicht für genau so etwas isochrone Transfers?

Nein, USB MIDI benutzt Bulk-Transfers.

von Jim M. (turboj)


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Andreas J. schrieb:
> In meinem Hobby Project möchte ich USB Midi benutzen. Soweit ich mich
> erinnere kann bei einem USB FS 12 MBit/s maximal 1 Transfer pro ms
> gesendet werden

Nö, das gilt nur für klassisches Midi wegen dessen mickriger Baudrate. 
Mitunter verwenden USB-Midi-Geräte das noch intern, weil man dann die 
restliche (MIDI-)Hardware nicht ändern muss.

Außerdem verwechselt man das gerne mit USB HID, das nur 1 Transfer pro 
Frame (1ms bei Full Speed) kennt.

Da USB Midi laut Spec auf Bulk Endpoints aufbaut, kannst Du aber 
eigentlich sehr viel mehr Transfers pro ms auslöen als nur einen. Sollte 
für die Lichterkette dicke reichen.

von Andreas J. (andj)


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Karl schrieb:
> Es klingt ein wenig wirr, zugegebenermaßen. Die Forderung nach hsusb
> wegen der zu großen Latenz von fsusb ist ... Seltsam.
> Soll der Controller Host oder device sein? Ich mag es nicht die
> komplette Herangehensweise eines OT in Frage zu stellen, glaube aber,
> dass dich hsusb nicht viel weiter bringen wird. Prinzipbedingt.

Es wird ein Device. Ich definiere also nur mein Device und bin dann 
davon abhängig, wie der Windows USB-Stack / Host es bedient. Was USB 
theoretisch hergibt ist also mehr oder weniger belanglos. Das durch den 
HS Mode mehr Transfers möglich sind sollte soweit klar sein. Natürlich 
wird es auch mit einem FS Device irgendwie möglich sein. Wenn hier aber 
jemand ein schickes kleines Board mit USB HS aus dem Hut gezaubert hätte 
(den 8051 mal ausgeklammert), wäre das meine Wahl gewesen.

Clemens L. schrieb:
> Der Treiber kann auch mehrere Noten in ein Paket verpacken, und mehrere
> Pakete pro Frame versenden/empfangen. Er muss es nur tun, was zumindest
> bei älteren Windows-Versionen nicht der Fall ist.
>
> Roland hat deswegen einen eigenen Treiber für das selbe Protokoll
> geschrieben, und nennt das ganze "FPT":

Relevant für mich erstmal wie der Windows USB-Stack das standartmäßig 
handhabt, denn einen eigenen Gerätetreiber wollte ich nicht schreiben :) 
So wie es dort dargestellt ist, scheint der Normalfall eine Message pro 
Transfer zu sein.

Jim M. schrieb:
> Nö, das gilt nur für klassisches Midi wegen dessen mickriger Baudrate.
> Mitunter verwenden USB-Midi-Geräte das noch intern, weil man dann die
> restliche (MIDI-)Hardware nicht ändern muss.
>
> Außerdem verwechselt man das gerne mit USB HID, das nur 1 Transfer pro
> Frame (1ms bei Full Speed) kennt.
>
> Da USB Midi laut Spec auf Bulk Endpoints aufbaut, kannst Du aber
> eigentlich sehr viel mehr Transfers pro ms auslöen als nur einen.

Ich muss zugeben, dass ich zuvor mit einem etwas merkwürdigem USB-Midi 
Device gearbeitet hatte ("Novation Dicer"). Dieses verwendet entgegen 
der Spec einen 1,5MBits Interrupt Transfer. Der sendet auch definitiv 
nur 1 Message pro Transfer (obwohl 2 in den zulässigen Payload passen 
würden) und das maximal alle 8ms. Dieses Device benötigt unter Windows 
übrigens trotzdem keinen Treiber, vermutlich gibt es für Low-Speed 
Devices eine eigene Regel. LS unterstützt ja nichtmals Bulk Transfers.

Grundsätzlich ist der Interrupt Transfer eigentlich geeigneter für eine 
Echtzeit Anwendung. Ich würde sogar soweit gehen zu behaupten, dass der 
BULK Transfer für Musiker Anwendungen das ungeeignetste ist. Ich will 
daher in der Tat einmal versuchen auch für mein eigenes Device den 
Endpoint als Interrupt Transfer festzulegen, auch wenn die Spec etwas 
anderes sagt. Probieren geht über studieren :)

von Frank K. (fchk)


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Du könntest einen
www.microchip.com/wwwproducts/en/PIC32MZ0512EFE064
verwenden. Der hat High Speed USB Host/Device/OTG eingebaut, inkl PHY. 
Und mit 200 MHz ist er auch nicht der langsamste.

fchk

PS: Wenn Du ein komplettes Board haben willst:
http://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails.aspx?PartNO=DM320104
Da ist eine größere Variante mit mehr Flash, RAM und Pins eingebaut.

von Karl (Gast)


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Andreas J. schrieb:
> So wie es dort dargestellt ist, scheint der Normalfall eine Message pro
> Transfer zu sein.

Wenn du mit Message ein Paket meinst, dann ist das falsch. In einem 
frame können so viele Pakete übertragen werden wie Platz ist. Oder ist 
eine Message eine Kommunikationseinheit deiner Anwendung?

Andreas J. schrieb:
> Das durch den HS Mode mehr Transfers möglich sind sollte soweit klar
> sein.
Falls der Treiber die Möglichkeiten der microframes ausnutzt sind es 
exakt acht Mal so viele.

Wie gesagt sind die waveshare xcore Module welche der wenigen die 
überhaupt usbhs können zu einem akzeptablen Preis. Mittlerweile wäre s 
samv70 xplained noch verfügbar, allerdings Recht groß.

von Clemens L. (c_l)


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Karl schrieb:
> In einem frame können so viele Pakete übertragen werden wie Platz ist.

Aber nicht, wenn der Treiber wartet, bis das Paket übertragen wurde, 
bevor er das nächste sendet.

Andreas J. schrieb:
> Relevant für mich erstmal wie der Windows USB-Stack das standartmäßig
> handhabt

In Windows 10 sind die Treiber neu geschrieben worden. Kein Ahnung, ober 
dieser Aspekt verbessert wurde.

> denn einen eigenen Gerätetreiber wollte ich nicht schreiben

Dein Gerät könnte einfach behaupten, ein Roland UM-1G zu sein ...

von Karl (Gast)


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Clemens L. schrieb:
> Aber nicht, wenn der Treiber wartet, bis das Paket übertragen wurde,
> bevor er das nächste sendet.

Da hast du sicherlich Recht.

von Dennis O. (lescho)


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Hallo,

wenn die Daten raus sollen, obwohl die Paketgröße nicht voll ausgenutzt 
wird, sendet das Device ein Zero-Length-Packet. Dann wartet auch kein 
Host, egal welches OS. HS für MIDI ist Kanonen auf Spatzen. 
Wahrscheinlich würde es LS tun.
Am besten erstmal die USB Spezifikation lesen.

VG Dennis

von pardadies (Gast)


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Teensy 3.6 wäre eventuell etwas. Der HS USB Port ist aber nur über eine 
Stiftleiste erreichbar, die in der Mitte des Boards liegt. Die 
aufgelötete USB Buchse ist mit einem FS USB Port verbunden. Der 
verwendete NXP K66 ist als BGA Variante verbaut, gibt aber auch 144 Pin 
LQFP Varianten. Teensy verwendet einen Bootloader der Closed Source ist. 
Diesen muss man nicht benutzen - aber beim Kauf bezahlt man dafür.

von Karl (Gast)


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Dennis O. schrieb:
> wenn die Daten raus sollen, obwohl die Paketgröße nicht voll ausgenutzt
> wird, sendet das Device ein Zero-Length-Packet.
Quatsch. Wenn die Paketlänge nicht genutzt wird ist der Transfer 
beendet. Nur wenn zufällig so viele Bytes gesendet werden wie in ein 
Paket passen folgt ein zlp um das Ende des Transfers anzuzeigen. 
Außerdem hat der OP ein ganz anderes Problem.

>Dann wartet auch kein
> Host, egal welches OS. HS für MIDI ist Kanonen auf >Spatzen.
Das mag sein. Scheinbar hat der OP aber noch andere Zwänge.

> Wahrscheinlich würde es LS tun.
> Am besten erstmal die USB Spezifikation lesen.
Was ein bescheuertes Totschlagargument. Versuch zu helfen oder lass es. 
Wenn du so geil bist wie du andeutest, dann könntest du dem OP sicher 
sofort helfen. Deine Aussagen von oben lassen aber eine andere Intention 
vermuten...

von universal serial star topology network (Gast)


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Andreas J. schrieb:
> Ich steuere eine LED Lichterkette an und möchte schon so in etwa auf 60
> "FPS" kommen. Dazu werden aber um die 10-20 Transfers pro Frame benötigt
> (die "Lightshow" wird von den Midi Events abgeleitet, die LED Farben
> werden nicht einzeln über Midi übertragen).

Wieviele RGB Lichtlein sind es denn?

Nur so, DMX512 schafft 512 8bit Werte in 44Hz Updaterate und wurde oh 
Wunder für Lichtgedöns erfunden. Man muss auch nicht alle 512 Kanäle 
nutzen. USB-DMX-Hardware dazu gibt es auch selbstbaubar. Warum also 
MIDI?

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