Maksymalna długość kabla USB?

5 metrów to maksymalna długość kabla USB. Możesz uzyskać więcej, podłączając koncentratory USB szeregowo (maksymalnie 5 koncentratorów połączonych łańcuchowo w ten sposób). Nie można po prostu użyć przedłużaczy USB ze względu na problemy z czasem.

Z USB FAQ :

Q1: Jakiego kabla mogę użyć do podłączenia urządzenia? A1: W praktyce, specyfikacja USB ogranicza długość kabla pomiędzy urządzeniami o pełnej prędkości do 5 metrów (nieco poniżej 16 stóp 5 cali). Dla urządzeń o niskiej prędkości ograniczenie to wynosi 3 metry (9 stóp 10 cali).

Q2: Dlaczego nie mogę używać kabla dłuższego niż 3 lub 5 metrów? A2: Konstrukcja elektryczna USB na to nie pozwala. Kiedy projektowano USB, podjęto decyzję, aby obsłużyć propagację pól elektromagnetycznych na liniach danych USB w taki sposób, aby ograniczyć maksymalną długość kabla USB do czegoś w zasięgu 4m. Metoda ta ma szereg zalet, a ponieważ USB jest przeznaczony do pracy w środowisku stacjonarnym, ograniczenia zasięgu zostały uznane za dopuszczalne. Jeśli jesteś zaznajomiony z teorią linii transmisyjnych i chcesz uzyskać więcej szczegółów na ten temat, spójrz na sekcję sygnałów USB w FAQ deweloperów .

Q3: Jak daleko od komputera można umieścić urządzenie USB? A3: Z maksymalnie 5 koncentratorami podłączonymi kablami 5m i kablem 5m idącym do urządzenia o pełnej prędkości, daje to 30m kabla (szczegóły w sekcji 7.1.19). W przypadku urządzenia z niską prędkością, będziesz mógł uzyskać zasięg do 27m, w zależności od długości kabla urządzenia. Przy prostej trasie kablowej, prawdopodobnie będziesz w stanie dotrzeć do 25m od komputera.

Q4: Muszę umieścić urządzenie USB X w odległości od mojego komputera. Co mam zrobić? A4: Jeśli X jest mniej niż 25m (patrz poprzednie pytanie), kup kilka koncentratorów i podłącz je seryjnie za pomocą 5m kabli. Jeśli trzeba iść dalej, umieścić inny komputer PC, a może laptop, tam, gdzie trzeba urządzenie być i połączyć go z pierwszym komputerem PC za pomocą czegoś, co ma być połączenie dalekiego zasięgu, takie jak Ethernet lub RS-485. Jeśli nie musisz używać niczego poza USB, rozważ użycie adapterów Ethernet opartych na USB, aby połączyć ze sobą komputery.

Wszystkie odpowiedzi są niepoprawne, jeśli OP oznaczało łącze pracujące z dużą prędkością USB2.0 (480 Mbit/s).

Długość łącza komunikacyjnego USB jest ograniczona przez architekturę USB polegającą na posiadaniu w łączu pięciu hubów. Protokół USB wymaga, aby urządzenia USB wysyłały pakiety handshake jako ACK, NAK, NRDY, itp. Te odpowiedzi muszą wrócić do hosta w określonym czasie, który jest ustawiony na 1.7 µs. Sprzęt kontrolera hosta ustawiłby flagę/przerwę, jeśli odpowiedź nie zostanie odebrana w czasie po 1-2-3 próbach, co oznaczałoby awarię łącza.

Na czym polegało to ograniczenie 1.7 µs? Opiera się ono na najgorszym przypadku podróży w obie strony pakietów typu handshake. Wszystko jest wyjaśnione w specyfikacji USB 2.0, sekcja 7.1.19.2. Istnieją trzy czynniki:

1. Fizyczna integralność sygnału nad skrętką różnicową dla realistycznie wytwarzanych kabli (dopasowanie impedancji, jednorodność kabla, straty sygnału). Wyszło to jako limit 5 m długości kabla na segment. Kabel 5 m ma szacowane jednokierunkowe opóźnienie propagacji 26 ns według specyfikacji USB. Wszystkie sześć kabli będzie miało opóźnienie około 300 ns.

2. Opóźnienie propagacji sygnału cyfrowego wzdłuż ścieżki wzmacniacza koncentratora, które jest ograniczone przez sugerowaną architekturę do 40 bitów HS, czyli około 80 ns na koncentrator w jedną stronę. Pięć koncentratorów będzie miało opóźnienie rzędu 800 ns.

3. Urządzenie USB może reagować w 192-bitowych czasach, czyli 400 ns.

Łączny czas reakcji wynosi więc 1500 ns. Specyfikacja dopuszcza pewien luz i wydłuża czas odpowiedzi do 1700 ns.

Dlatego limit czasu propagacji nośnika wynosi 1700 ns - 400 ns = 1300 ns, lub 650 ns w jedną stronę. Jeśli możesz wyprodukować kabel, który ma tak niską stratę ponad 650 ns propagacji fali, że może dostarczyć otwarty wzorzec sygnału spotykający się z odległym końcem USB, host z jednym urządzeniem USB może z nim pracować. Przyjmując 26 ns na 5 m, sprowadza się to do 125 m kabla. Jest to maksymalny teoretyczny limit.

Chciałbym zobaczyć, czy taki kabel można wykonać. Osobiście miałem dobre połączenie bezbłędne z kablem 40 ft (12 m) wykonanym z Cat 5e. Zależy to jednak od jakości/czułości odbiorników na obu końcach łącza.

DODATEK: Powyższa odpowiedź jest ważna tylko dla ogólnego protokołu komunikacji USB HS. Istnieje jednak inne ograniczenie funkcjonalne dotyczące maksymalnej długości kabla w USB: jest ono związane z funkcją szybkiego odłączania. Odłączenie HS w USB opiera się na założeniu, że odłączony kabel odbijałby sygnał z powrotem, więc odbicie to sumuje się z napięciem zasilającym prowadząc do podwojenia amplitudy sygnału w nadajniku. Zgodnie z projektem, host HS wysyła znaczniki mikroramki (zwane SOF) co 125 us. Dla celów detekcji rozłączenia kabla pakiet SOF ma wydłużony koniec pakietu o długości ~83 ns (normalna długość EOP to 16,6ns).

Jeśli kabel USB jest rozłączony na porcie hosta, nie ma problemu. Ale jeśli urządzenie (z jego końcówką) zostanie odłączone na dalekim końcu długiego kabla, odbicie musi wrócić w ciągu 83 ns, amplituda podwoi się, a specjalny komparator w odbiorniku PHY zarejestruje stan “HS disconnect”. Wyznacza to limit kabla na 41,5 ns jednokierunkowego opóźnienia propagacji. Zakładając 6" prędkość propagacji 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 na końcu nie ma większego problemu.

Zgodnie ze specyfikacją USB , kable dłuższe niż 5 metrów powodowałyby zbyt duże opóźnienie propagacji sygnału.

Ale udało mi się zbudować pasywny kabel przedłużający USB 10 m/30 ft, który działał bez zarzutu. Wszystko, co zrobiłem, to użyłem kabla FTP Cat 5e AWG24 100 ohm z jedną skrętką do transmisji danych (D+ i D-; użyłem zielonej pary), a pozostałe trzy skrętki do zasilania (V+ i V-; równolegle lita do litej i pasek do paska).

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