Maximale Länge eines USB-Kabels?

Alle Antworten sind falsch, wenn OP die Verbindung mit Hochgeschwindigkeits-USB2.0-Kommunikationsgeschwindigkeit (480 Mbit/s) gemeint.

Die Länge einer USB-Kommunikationsverbindung ist durch die USB-Architektur mit fünf Hubs in der Verbindung begrenzt. Das USB-Protokoll erfordert, dass USB-Geräte Handshake-Pakete wie ACK, NAK, NRDY usw. zurücksenden. Diese Antworten müssen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne, die auf 1,7 µs festgelegt ist, an den Host zurückkommen. Die Host-Controller-Hardware würde ein Flag/Interrupt setzen, wenn die Antwort lautet nicht rechtzeitig nach 1-2-3 Versuchen empfangen, was den Linkausfall bedeuten würde.

Was war nun die Grundlage für diese Einschränkung von 1,7 µs? Es basiert auf einer Worst-Case-Rundreise von Handshake-Paketen. Alles wird in USB 2.0 Spezifikationen, Abschnitt 7.1.19.2 erläutert. Es gibt drei Faktoren:

1. Physikalische Signalintegrität über ein Twisted-Pair-Differential für ein realistisch herstellbares Kabel (Impedanzanpassung, Kabelgleichmäßigkeit, Signalverlust). Dies kam als 5 m Kabellänge heraus limit pro segment. Ein 5 m langes Kabel hat eine geschätzte Einweg-Ausbreitungsverzögerung von 26 ns pro USB-Spezifikationen. Alle sechs Kabel haben die Hin-und Rückfahrverzögerung von etwa 300 ns.

2. Verzögerung der digitalen Signalausbreitung entlang des Repeater-Pfades des Hubs, die durch die vorgeschlagene Architektur auf 40 HS-Bitzeiten begrenzt ist, was etwa 80 ns pro Hub-Einweg beträgt. Fünf Hubs haben die Hin-und Rückfahrtverzögerung von etwa 800 ns.

3. Ein USB-Gerät darf in 192-Bit-Zeiten antworten, die 400 ns.

Die gesamte Reaktionszeit beträgt also 1500 ns. Die Spezifikation erlaubt etwas Nachlassen und verlängert die Auszeit auf 1700 ns.

Daher ist die Grenze für die Medienausbreitungszeit 1700 ns-400 ns = 1300 ns oder 650 ns in eine Richtung. Wenn Sie ein Kabel herstellen können, das einen so geringen Verlust über 650 ns Wellenausbreitung aufweist, dass es ein offenes Signal an eine USB-Far-End-Vorlage liefern kann, kann ein Host mit einem einzelnen USB-Gerät damit arbeiten. Mit 26 ns pro 5 m kommt es auf 125 m Kabel. Dies ist die maximale theoretische Grenze.

Ich würde gerne sehen, ob diese Art von Kabel hergestellt werden kann. Persönlich hatte ich eine gute No-Error-Verbindung mit 40 ft (12 m) Kabel aus Cat 5e. Aber es hängt von der Qualität / Empfindlichkeit der Empfänger an beiden Enden einer Verbindung.

ZUSATZ: Die obige Antwort gilt nur für das gesamte USB HS-Kommunikationsprotokoll. Es gibt jedoch eine weitere funktionale Einschränkung der maximalen Kabellänge in USB: Sie hängt mit der Hochgeschwindigkeits-Trennfunktion zusammen. Die HS Disconnect in USB basiert auf der Idee, dass ein abgetrenntes Kabel das Signal zurück reflektieren würde, so dass sich die Reflexion zu der angetriebenen Spannung addiert, was zu einer Verdoppelung der Signalamplitude am Sender führt. Wie vorgesehen sendet der HS-Host alle 125 us Mikrorahmenmarkierungen (SOF). Zum Zweck der Kabeltrennungserkennung hat das SOF-Paket ein längliches Ende des Pakets, ~83 ns lang (normales EOP ist 16,6 ns lang).

Wenn das USB-Kabel am Host-Port getrennt ist, kein Problem. Aber wenn ein Gerät (mit seiner Beendigung) am Ende eines langen Kabels getrennt wird, muss die Reflexion innerhalb von 83 ns zurückkommen, die Amplitude verdoppelt sich und ein spezieller Komparator im PHY-Empfänger registriert den Zustand "HS disconnect". Dies setzt die Kabelgrenze von 41.5 ns Einweg-Ausbreitungsverzögerung. Unter der Annahme einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 6 "pro 1 ns muss das Kabel weniger als 250" lang oder etwa 6,5 m lang sein.

Diese Einschränkung findet nur statt, wenn Sie eine saubere und schnell trennen. Mit längeren Kabel der Host-Port wird schließlich aufgrund von Protokollfehler deaktiviert werden, so dass nicht viel Problem am Ende.

Gemäß den USB-Spezifikationen würden Kabel, die länger als 5 Meter sind, eine zu große Signalausbreiteverzögerung verursachen.

Aber ich habe es geschafft, ein 10 m/30 ft passives USB 2.0-Verlängerungskabel zu bauen, das gut funktioniert hat. Ich habe lediglich ein FTP Cat 5e AWG24 100 Ohm Kabel mit einem Twisted Pair für Daten (D+ und D-; Ich habe das grüne Paar verwendet) und die anderen drei Twisted Pair für die Stromversorgung (V+ und V-; parallel Solid zu Solid und Stripe zu Stripe) verwendet.

Ich hatte kein Problem mit jedem USB-Gerät über dieses Kabel. EIN schnelltest mit einem usb-speichergerät gemessen ~ 292 Mbps, gleiche wie wenn verbunden ohne die verlängerung kabel.