Quanto è affidabile un bus USB a catena? Quali sono i rischi e come possono essere ridotti al minimo?

introduzione

L'USB è in circolazione da molto tempo ormai, ampiamente utilizzato anche in ambito automobilistico, navale e spaziale. Tuttavia, alcuni modi di comunicazione sono più affidabili di altri in termini di:

• Possibilità di ridondanza a caldo

• Protezione dell'apparecchiatura collegata contro guasti in altre connessioni (sovratensioni, cortocircuiti, comportamenti scorretti [dati, livelli di tensione, temporizzazione ...] ...) o nell'hub / switch stesso

• Grande tempo medio prima dell'errore ("blocco" o errore hardware)

Di solito, il tasso di errore è un po 'meno importante in quanto il rilevamento e la correzione (che possono richiedere la ritrasmissione) sono gestiti dalla libreria / stack del protocollo.

Domanda

Vorrei sapere quanto è affidabile un sistema basato su un hub USB (diciamo, 16 porte, che si tratti di un collegamento in cascata o no). Cosa può andare comunemente storto e cosa si potrebbe fare (protezioni / topologie ...) per impedire la diffusione di guasti a punto singolo (idealmente vorrei solo scambiare l'attrezzatura difettosa e sarebbe pronta per partire).

Problema specifico

Per una specifica attrezzatura al lavoro, ho bisogno di interfacciare 16 dispositivi sia con un PC primario che con un PC ridondante (subentrando in caso di crash dell'altro). Il 75% dei dispositivi ha sia Ethernet che USB e il 25% è solo USB, e mi chiedo se dovrei semplificare tutto (il che può aumentare anche l'affidabilità) usando solo USB o avere entrambi per massimizzare l'affidabilità. Per USB, il passaggio tra i 2 computer verrebbe effettuato utilizzando un interruttore manuale.

Per illustrare, l'hub che sto prendendo in considerazione è questo , che gestisce picchi <350 W ma non sembra isolato; Ho la sensazione che stiano abusando del termine "industriale", quindi posso cambiarlo per diverse porte a 7 catene collegate a margherita. Le apparecchiature collegate sono un gruppo di termoregolatori PID industriali, un UPS e un termometro di precisione. Tuttavia questa domanda è più generale.

Hai ragione in quanto le sovratensioni sono una preoccupazione per i guasti a cascata; è anche vero che l'USB non è galvanicamente isolato di default, e in effetti è un dolore nella groppa da isolare a causa della sua natura half-duplex, bidirezionale, differenziale-ma-non-sempre (scoppiare SE0!). Per fortuna, le brave persone di Analog Devices hanno intensificato e messo insieme ADuM4160 per prendersi cura di tutte le parti veramente difficili dell'isolamento USB - mentre supporta solo il funzionamento a bassa o piena velocità e non può trasmettere segnali di negoziazione a bassa / piena velocità, il che significa che non può essere integrato in un "grumo" USB di uso generico senza aiuto, è ancora la cosa più vicina a un isolatore USB generico disponibile.

Supponendo che sia disponibile un'alimentazione affidabile a 5 V per gli hub e preferibilmente una fornitura a 5 V per hub (non difficile!), Dividerei gli hub in 4 porte ciascuno e isolerei la porta a monte per ciascun hub - scegli qui il tuo chipset hub preferito . Insieme a una buona soppressione delle sovratensioni per porta, per la quale specificarei una coppia di dispositivi TBU Bourns in serie con D + / D- e un soppressore shunt a bassa capacità e alta energia oltre a un morsetto MOV e TVSS + limitatore di corrente o PPTC per Vbus e la rete TVSS / clamp obbligatoria per D + / D-, ciò dovrebbe limitare la propagazione di sovratensioni attraverso la rete USB.

Lavoro nel reparto IT nel mio posto di lavoro e molte persone nel mio posto di lavoro gestiscono diversi dispositivi contemporaneamente su un hub USB a sei porte. Non ho mai avuto lamentele o problemi con loro, sia a casa che tra le persone sul posto di lavoro. Siamo in grado di sostituire a caldo qualsiasi dispositivo sull'hub senza problemi. L'unica cosa da considerare, tuttavia, è che la larghezza di banda verrà condivisa su tutti i dispositivi su un hub. Ciò significa che se si hanno due bei dischi rigidi USB 3.0 (teoricamente 5 Gbit / s) in esecuzione su un hub che trasferiscono le informazioni tra loro, si trasferiranno solo a 2,5 Gbit / s ciascuno (in condizioni teoriche ottimali).