Cosa può causare il ripristino di una porta USB 3.0 in USB 2.0?


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Supponiamo di avere un dispositivo USB 3.0, collegato con un cavo USB 3.0, a una porta USB 3.0 con i driver corretti su un computer Windows 7. La larghezza di banda e le prestazioni sono quelle previste per USB 3.0.

Ora sostituisco questo cavo con un "cavo USB 3.0" di qualità discutibile. Ottengo il temuto avviso "Questo dispositivo può eseguire più velocemente" da Windows (aggiungendo che dovrei collegarlo a una porta USB 3.0) e le prestazioni del dispositivo scendono ai livelli USB 2.0. Ora dalla mia comprensione, alcune porte / driver possono tornare alla modalità USB 2.0, al fine di essere retrocompatibili. Quindi questo sembra essere ciò che sta accadendo qui.

Per diagnosticare il problema specifico con il cavo, quali sono i motivi per cui la porta dovrebbe tornare a USB 2.0?

La larghezza di banda non rispetta un limite? Qualche prova elettrica? Dipende esclusivamente dall'autista?

Per riferimento, l'ho testato con una porta USB 3.0 remota che in particolare non è in grado di ripristinare USB 2.0 e il dispositivo non funzionava.


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`cavo di" qualità discutibile "` <- hai già risposto alla tua domanda.
Criggie,

Risposte:


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Se dai un'occhiata alle piedinature USB 3.0 , vedrai che le linee USB 2.0 sono distinte dalle linee USB 3.0. Pertanto, quando le linee USB 3.0 vengono interrotte o la loro qualità è così scarsa che il trasferimento dei dati non ha esito positivo, solo le linee USB 2.0 forniscono comunicazione funzionante e sembrerà ad entrambi i lati che sono collegate solo a un altro dispositivo USB 2.0.

Con una porta remota che non ha le linee USB 2.0, le linee USB 3.0 non possono funzionare, quindi non sono funzionali.

Diagnosi: alcune delle linee o dei contatti USB 3.0 sono interrotti, piegati o la loro qualità è talmente bassa da non poter trasferire correttamente i segnali.

Questo è puramente un problema hardware. Non ha nulla a che fare con il driver. Inoltre non ha nulla a che fare con il sistema operativo.

Butta via il cavo difettoso, prendine uno nuovo di qualità non discutibile. È improbabile che tu sia in grado di riparare le cattive linee (ricorda, stiamo parlando di segnali ad alta frequenza).


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Penso che "fino al driver" si riferisse al fatto che la soglia per "così male che non possono essere trasferiti correttamente" potrebbe essere specifica del modello o persino sotto il controllo del software. Supponendo che l'hardware segnali tassi di errore corretti e non corretti e abbia un bit di configurazione per forzare la disabilitazione della modalità USB3, il driver potrebbe in effetti avere il controllo.
Ben Voigt,

@BenVoigt: non sono a conoscenza di alcun rapporto sulla percentuale di errori dell'hardware (puoi indicarmi nelle specifiche XHCI?). In particolare è impossibile "disabilitare la modalità USB 3", ci sono due hub root completamente separati. Inoltre, non sono a conoscenza di hub hub USB che non seguono le specifiche Intel (ne conosci qualcuno?). Quindi no, non è specifico del modello e no, non è sotto il controllo del conducente.
Dirkt

Conosco un driver che mi consente, tramite il software, di passare da USB1.0, 2.0 e 3.0 per i test: passmark.com/products/usb3test.htm
Alex Millette,

@AlexMillette: interessante, ma immagino che controlli il LoopbackPlug per selezionare la modalità USB, ricollegandosi per apportare la modifica. Nota anche l'osservazione in un'altra risposta sull'implementazione dell'hardware in LTSSM.
Dirkt

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Se si guarda al connettore USB 3.0 o si misura meglio i parametri di interconnessione, non si noterà molta differenza. In entrambi i casi, l'impedenza differenziale, sebbene progettata per 90 Ohm, avrà una certa discontinuità, che dipenderà anche da come piegare la spina di accoppiamento. La differenza è che la frequenza USB 3.0 è 10 volte maggiore rispetto a USB2 e ciò rende la qualità del segnale molto più sensibile a tutte le imperfezioni.

Quindi in breve, una porta USB 3.0 non si avvia a causa della discutibile qualità del cavo.

Una delle parti più discutibili del cavo USB si trova nel overmold del cavo. I cavi USB non sono progettati per essere assemblati in modo ben controllato e automatizzato, ma richiedono manodopera manuale per saldare i cavi divisi del cavo di massa sui terminali del connettore. I cavi potrebbero essere piegati e spalancarsi, le gocce di saldatura di notte differiscono per dimensioni, ecc., Introducendo così una disomogeneità nella linea di trasmissione. Ciò si aggiunge alle carenze del connettore. Di conseguenza, i pattern di bit dei segnali USB 3.0 si diffondono su questi "dossi" e "avvallamenti", interferiscono, riflettono e rendono l'occhio del segnale brutto e appena decodificabile.

Anche le tracce tra connettore USB e chip host non sono perfette e il connettore saldato è quasi sempre un "bump" nel canale. Inoltre, i cavi più lunghi tendono ad attenuare maggiormente le alte frequenze, quindi il segnale perde la nitidezza dei bordi e diminuisce l'ampiezza. Complessivamente questo forma un "canale di comunicazione con perdita", in piena somiglianza con la comunicazione RF. In alcuni casi, le imperfezioni dell'impedenza nei punti di connessione potrebbero formare una condizione anti-risonante, con conseguente perdita sostanziale dell'ampiezza del segnale. Un cavo più lungo o più corto potrebbe tuttavia funzionare quasi bene.

Nel tentativo di correggere le proprietà del "canale", i segnali USB 3.0 hanno "pre-enfasi" sull'estremità della trasmissione e un filtro di equalizzazione sintonizzabile sull'estremità del ricevitore.

Per far funzionare il canale, USB 3 impiega "link training", inviando 65536 pacchetti di training speciali. Il ricevitore seleziona i migliori parametri di filtro in base al livello di errore minimo. Se il canale ha troppi riflessi o troppo attenuati, l'allenamento fallirebbe e la porta USB3 verrà disattivata.

L'altro scenario sarebbe se l'addestramento del collegamento viene superato e il collegamento passa alla modalità "U0" attiva, il protocollo USB potrebbe avere troppi errori e non riuscire a completare le transazioni. In questo caso l'host proverà a "reimpostare" e ad addestrare nuovamente il collegamento, ma i risultati saranno probabilmente gli stessi. Dopo diversi tentativi il driver host disabiliterà la parte USB3.

Una volta che il collegamento USB3 non riesce, il dispositivo USB può (o meno) attivare il protocollo di connessione USB 2.0.

In sintesi, è quasi impossibile "diagnosticare" problemi specifici del cavo senza eseguire misurazioni della qualità del segnale utilizzando dispositivi di prova speciali e ambiti di larghezza di banda abbastanza elevati (8-12 GHz) e strumenti TDR, con pacchetti software speciali. Il modo migliore è lavorare con tutti e tre i componenti del collegamento (host-cable-device) certificati USB-IF.


"I cavi USB non sono progettati per essere assemblati in modo ben controllato e automatizzato, richiedono manodopera manuale per saldare i cavi divisi del cavo di massa sui terminali del connettore", citata la citazione
stannius

@stannius, nessuna citazione necessaria. Basta prendere qualsiasi cavo USB, provare ad aprire il sovrastampato, con attenzione con il coltello x-acto, e vedrai il casino. Anche se la maggior parte dei produttori utilizza lo stesso cavo di massa, il fan-out di saldatura e probabilmente il tipo di resina di riempimento fanno la maggior parte delle differenze tra cavi buoni e discutibili.
Ale..chenski,

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A differenza dell'identificazione della velocità dei dispositivi USB 2.0 in cui viene fatta la distinzione tra velocità bassa e massima tirando rispettivamente le linee D o D + a 3,3 V, USB 3.0 introduce Link Training e Status State Machine (LTSSM) che monitora continuamente la qualità di trasmissione di le linee dati USB. Una semplice continuità elettrica su USB 3.0 non è quindi sufficiente per stabilire una connessione USB 3.0 : il mezzo di trasmissione (connettori e cavi) dovrebbe rispettare caratteristiche specifiche come l'attenuazione del segnale, la soppressione della riflessione e il ritardo.

Quando LTSSM decide che il collegamento USB 3.0 non è ripristinabile, tornerà in modo permanente a USB 2.0 e l'unico modo per riprovare SuperSpeed ​​è disconnettere e riconnettere il dispositivo.

Tecnicamente LTSSM è implementato dall'hardware USB, quindi il suo comportamento non dipende dal driver ma piuttosto definito nella specifica USB3.0.

In pratica, se il cavo è arrotolato / piegato, provare a srotolarlo o piegarlo. Ciò può migliorare le caratteristiche elettriche del cavo e aiutare i connettori a prendere le posizioni corrette nelle prese.

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