Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB 2.0 Hub V-Bus


von R. E. (waschle)


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Hallo,
wir haben folgende Situation: Panel Pc mit Mainbord, welches 2 USB 
Anschlüsse intern hat. Nun haben wir aber 3 Ports, die wir brauchen, 1 x 
für Rfid Cardreader (typ. 150mA), 1 x resistiver Touch (70mA) und 1 x 
Front USB vorne für Service.  (ges. Strom ca 430mA, da der FE1.1 auch 
was braucht)
Über einen USb Hub haben wir den Reader und die Front Buchse 
angeschlossen, der Touch hat den anderen Anschluss für USB vom 
Mainboard.
Der Usb Hub ist im wesentlichen der Fe 1.1 Chip, aufgebaut nach Ref. 
Schaltbild mit großen Kondensatoren. Funktioniert einewandfrei.
Der Hub wird vom USB Anschluss Mainboard versorgt, er kann also max. 
500mA.
Jetzt sagt der Ing. des Kunden, der sehr fit ist in Elektronik:
Ich darf das so nicht machen, UDB 2.0 erfordert V-Bus Überwachung,
er schreibt mir: V-Bus ist nicht einfach 5V, sondern eine vom SOC 
überwachte Unterspannungs- oder direkte Overcurrent Protection.
USB 2.0 fordert eine Überwachung von V-BUS. Beim Einstecken des 
USB-Sticks darf jedes angeschlossene USB Device maximal 150mA ziehen. 
Erst nach Initialisierung mit dem Host weiß der Host wieviel max. Strom 
das Device benötigt.  Des weiteren sagt er, es wird auch eine ID an im 
Controller überwacht für jeden USB Anschluss einzeln, damit im 
Fehlerfall nur dieser eine USB Port abgeschaltet wird.

Das alles kenne ich aber nur von USB 3.0 nicht USB 2.0
Hat er recht?

Meine Argumentation ist, daß der Front USb nur für Service Zwecke ist 
und die Sticks, die ich getestet habe, (einige und auch Ältere) ziehen 
alle nicht mehr als 100mA. Da behauptet er auch, die ziehen bis 500mA.
Vielen Dank für Antworten.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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R. E. schrieb:
> Meine Argumentation ist, daß der Front USb nur für Service Zwecke ist
> und die Sticks, die ich getestet habe, (einige und auch Ältere) ziehen
> alle nicht mehr als 100mA. Da behauptet er auch, die ziehen bis 500mA.

Ich handhabe es recht einfach: Alles, was von außen durch Laien 
zugänglich ist, muss adequat geschützt sein.

Anstatt der Stromüberwachung reicht vielleicht schon eine Polyfuse, aber 
ansonsten auch TVS-Dioden, Gleichtaktunterdrückung,... Alles, was es 
benötigt, diesen Anschluss nach außen ESD- und EMV-konform zu gestalten.

Mag sein, dass dein Stick nur 100mA braucht, aber es findet sich immer 
ein Bediener, der daran sein Smartphone laden möchte oder irgendetwas 
anderes anschließt, mit dem du nicht rechnest.

Und wenn dann dein Gerät kaputt geht, wirst du für den Kunden der 
Schuldige sein und nicht derjenige, der etwas Falsches angeschlossen 
hat. Mit ausreichendem Schutz des USB-Anschlusses schützt du auch dich 
und deine Reputation.

: Bearbeitet durch User
von Harald K. (kirnbichler)


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R. E. schrieb:
> Der Usb Hub ist im wesentlichen der Fe 1.1 Chip

Was soll das sein?

R. E. schrieb:
> Über einen USb Hub haben wir den Reader und die Front Buchse
> angeschlossen, der Touch hat den anderen Anschluss für USB vom
> Mainboard.

Und warum nicht "Reader" und Touch an den geheimen Hub angeschlossen, 
und die andere zur Verfügung stehende Buchse direkt rausreichen?

Da kann dann auch der ahnungslose(!) Schlaufuchs-Ingenieur nichts über 
irgendeine angebliche Überwachung von Vbus brabbeln.

von R. E. (waschle)


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Das ist ja das, was er auch will.
Hintergrund ist aber, daß der Reader scheinbar temporär so viel Strom 
zieht,
daß er den USB Port zu gemacht hat. Immer, wenn ganz viele den Chip 
davorhalten.
Mich interessiert in erster Linie, ob es bei USB 2.0 überhaupt eine 
V-Bus
Überwachung gibt. Ich habe auch keinen Hub gefunden, bei dem das gemacht 
wird.

von Thomas Z. (usbman)


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R. E. schrieb:
> Das alles kenne ich aber nur von USB 3.0 nicht USB 2.0
> Hat er recht?

Jain. Es sind nur 100mA bis zum SetConfig() (LowPower).
Wenn du eine ext USB Buchse hast muss diese 500 mA bereitstellen können 
also einfach eine der internen verlängern und gut ist. Dann ist das MB 
dafür verantwortlich die Specs einzuhalten. Deine anderen Geräte führst 
du über deinen FE1. Die können sich dann die zweiten 500mA teilen.
Was heißt große Kondensatoren? max 10µF sind erlaubt wenn ich mich 
richtig erinnere (Inrush Current).
Overcurrent Protection ist nur bei externen Hubs manchmal eingebaut. Das 
stellt sicher dass zu keinem Zeitpunkt an einem Port mehr als 500mA 
fliesen können. Der Hub meldet das dann dem OS welches dann den Port 
abschalten kann.
VBus wird nicht überwacht. Jedes speckonforme Gerät muss mit einer VBus 
ab 4.4V zurechtkommen.
Sendet ein Host ein Suspend muss die Stromaufnahme auf 500µA bzw 3 mA 
bei HiPower zurückgehen.

Ja das ist alles Theorie. In der Prxis wird dein Setup problemlos 
funktionieren-

: Bearbeitet durch User
von Harald K. (kirnbichler)


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R. E. schrieb:
> Mich interessiert in erster Linie, ob es bei USB 2.0 überhaupt eine
> V-Bus Überwachung gibt.

Nö.

> Ich habe auch keinen Hub gefunden, bei dem das gemacht
> wird.

Nicht nur Du.

Was es gibt, sind Hubs, die den entnommenen Strom überprüfen, und 
gegebenenfalls bei Überlast abschalten, aber auch diese Funktion wird in 
realen Implementierungen praktisch nie verwendet. Da kommt 'ne 
ausreichend überdimensionierte Polyfuse rein, fertig. Ob das Device mit 
dem Host aushandelt, wieviel Strom es haben will oder nicht, 
interessiert in solchen Fällen auch nicht.

Das ist auch bei den Host-Ports in den meisten PCs so; wäre es anders, 
hätte kein Hersteller jemals eine via USB mit Strom versorgte 
2.5"-Festplatte verkaufen können. Die nämlich ziehen durch die Bank 
alle* einen Anlaufstrom von > 1 A, was sowohl die bei USB 3.x möglichen 
900 mA und erst recht die bei USB 2.0 möglichen 500 mA deutlich 
überschreitet.

Das ist der Polyfuse egal, die sieht das recht gelassen, und deswegen 
funktioniert der Kram.

Magst Du mal erläutern, was "der FE1.1" sein soll?


*) Hier im Forum wurde mal die Behauptung aufgestellt, daß es von WD 
eine Festplatte gegeben hätte, die sich anders verhielte; leider war 
derjenige, der das behauptet hat, nicht imstande, auch nur eine 
Typenbezeichnung zu nennen. Von anderen 2.5"-Festplatten habe ich 
ausreichend viele Datenblätter bzw. Reference Manuals gesehen, um fürs 
weitere bei meiner Aussage zu bleiben.

von R. E. (waschle)


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Thomas Z. schrieb:
> Was heißt große Kondensatoren? max 10µF sind erlaubt wenn ich mich
> richtig erinnere (Inrush Current).

Ja richtig, es sind 10uF, ich meinte damit, daß die billiganbieter von 
Hub´s mit diesem Ic da gar keine oder sehr kleine Kondensatoren 
reinmachen. (die sind ja teurer als der Chip)

Harald K. schrieb:
> Magst Du mal erläutern, was "der FE1.1" sein soll?

Das ist der FE1.1s, der wird bei 4 fach Hubs massig verwendet.

von Harald K. (kirnbichler)


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R. E. schrieb:
> Das ist der FE1.1s

Hmm. Du meinst wohl dieses Ding hier:

https://www.digikey.de/htmldatasheets/production/1879844/0/0/1/fe1-1s-datasheet.pdf

Der ist halt ... sehr einfach gestrickt. Für praktisch alles 
ausreichend, nur nicht für den Schlaufuchsingeneur Deines Kunden.

Wenn Du "durchdesignte" Hubs sehen möchtest, sieh Dir z.B. den hier an:
https://www.ti.com/product/de-de/TUSB4041I

Das hier ist das zugehörige Evaluation Module, das zeigt, wie TI meint, 
diesen Hub in er Praxis zu nutzen:
https://www.ti.com/tool/TUSB4020BPHPEVM

(Da ist nur die zwei-Port-Ausführung drauf, und nein, Du willst das Ding 
nicht kaufen, aber einen Blick in die Dokumentation werfen)

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