Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 14 августа
 
 


Это интересно!

Ранее

XII Международная конференция «Основные направления развития технологий, оборудования и материалов для производства печатных плат»

В конце июня 2014 г. в Москве прошла XII Международная конференция, посвященная разработке, производству и применению ПП, а также анализу перспектив развития российского рынка.

От новых налогов на малый бизнес пострадает и население, и экономика в целом

Обложили по-крупному: от новых налогов на малый бизнес пострадает и население, и экономика в целом

Новые литиево-железофосфатные аккумуляторы-«долгожители» от EEMB

При выборе электрохимических источников питания необходимо ориентироваться на наиболее критичный параметр. Относительно недавно появившиеся на рынке литиево-железофосфатные (Li-FePO4) аккумуляторы несколько проигрывают литиево-полимерным аккумуляторам по максимальной удельной плотности энергии. Однако этот недостаток окупается практически четырехкратным преимуществом по количеству циклов «заряд–разряд». Компания EEMB выпускает широкую линейку аккумуляторов данного типа для телекоммуникационного оборудования, источников бесперебойного питания, систем альтернативной энергетики и электротранспорта. Статья перепечатана из журнала «Новости Электроники» с разрешения редакции.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

17 декабря

Новое в USB 3.1

В статье описаны основные характеристики и отличительные особенности стандарта USB 3.1.



Х

отя не так давно был выпущен стандарт USB 3.0, ему на смену спешит USB 3.1, обеспечивающий вдвое большую скорость передачи. Стандарт USB 3.0 получил название SuperSpeed USB, а предыдущие версии стали именоваться low-speed (LS), full-speed (FS) и high-speed (HS). Второе название USB 3.1 – «усовершенствованный SuperSpeed (Enhanced SuperSpeed)».

На физическом уровне в USB 3.1 предусмотрено два режима работы: Gen 1 и Gen 2. В первом режиме скорость передачи составляет 5 Гбит/с, как и в USB 3.0. Во втором скорость вдвое выше – 10 Гбит/с. Для исключения неоднозначности все понятия, связанные с режимом Gen 1 (линия связи, протокол, контроллер, хост и т.д.), обозначаются как SuperSpeed USB. Для описания элементов системы при работе во втором режиме используется термин SuperSpeedPlus USB. Классификация протоколов USB приведена в таблице 1.

Таблица 1. Протоколы USB

Режим Описание
Gen 1 передача на скорости 5 Гбит/с
Gen 2 передача на скорости 10 Гбит/с
Gen X два варианта скорости передачи: 5 и 10 Гбит/с
SuperSpeed скорость передачи Gen 1
SuperSpeedPlus скорость передачи выше, чем Gen 1
Enhanced SuperSpeed поддерживаются скорости Gen 1, Gen 2 и выше

В качестве примера использования USB 3.1 приведем редактирование видеофайлов. Большинство видеокамер оснащено интерфейсом USB, хотя он не предназначен для передачи несжатого потока. Несжатый видеопоток передается с камеры на жесткий диск. Видеоизображение сохраняется в сжатом формате, а звук – в исходном. Эта процедура должна выполняться быстро и одновременно со съемкой. У пользователя должна иметься возможность быстро и удобно редактировать и компоновать отснятое видео с разных камер, иначе придется просматривать всю запись целиком, чтобы найти искомый фрагмент. Соответственно, камеры, жесткие диски, дисплеи и звуковое оборудование должны обмениваться информацией максимально быстро.

Характеристики

Стандарт USB 3.1 отличается не только скоростью передачи. Среди нововведений следует отметить схему кодирования, усовершенствованный разъем, архитектуру концентратора с функцией хранения и пересылки пакетов.

Максимальная скорость передачи USB 3.1 составляет 10 Гбит/с. Это в два раза больше, чем обеспечивает USB 3.0. В системах с высокой степенью оптимизации реальная скорость передачи достигнет примерно 1 Гбайт/с.

В USB 3.0 применялось кодирование 8b/10b, тогда как в USB 3.1 выбрана более эффективная схема 128b/132b, т.е. на каждые 16 байт информации приходятся четыре избыточных бита. Кодирование 128b/132b предусматривает автоматическую коррекцию одиночных ошибок.

Разъем

Излучение устройств USB 3.1 меньше, чем устройств предыдущих версий USB, что обеспечивается за счет применения нового А-разъема с большим количеством заземляющих элементов (см. рис. 1). Второй особенностью разъема является функция для обнаружения подключения, позволяющая отключать сигнал Vbus, если к разъему не подключено устройство или кабель. Это позволяет сократить потребление. Новый разъем полностью совместим с разъемом USB 3.0.

Рис. 1. Защищенный разъем USB 3.1
Contact zones – контактные области

Помехи

В USB 3.1 изменены параметры тактирования с расширенным спектром (spread spectrum clocking, SSC) так, чтобы радиочастотное излучение от устройств SuperSpeed USB не попадало в частотный диапазон, занимаемый беспроводными устройствами. Таким образом, работа беспроводной мыши или клавиатуры в меньшей степени подвержена ВЧ-помехам.

Ограничение длины кабеля

Большинство устройств SuperSpeed не поддерживает длинные кабели. Максимальная длина кабеля между устройствами USB 2.0 составляет 5 м, в стандарте USB 3.0 – 2–3 м. В USB 3.1 она составляет 1 м.

Если общая длина соединительных линий больше, после тренировочной последовательности контроллер выдаст сообщение о необходимости перехода на USB 3.0. В этом случае длина соединений может достигать 3 м, скорость передачи – 5 Гбит/с.

Работа в нескольких стандартах

Через концентратор USB 3.0 SuperSpeed могут одновременно проходить поток данных High Speed и SuperSpeed. В отличие от USB 2.0, они разделены и каждый из них передается на своей скорости. Концентратор не переключается между ними.

В USB 3.1 разделение потоков сохранено. Если все устройства в системе поддерживают скорость USB 3.1, то передача данных происходит на максимальной скорости. Если хотя бы одно устройство осуществляет обмен по протоколу USB 3.0, выполняется преобразование скорости, в результате чего обмен между концентратором USB 3.1 и устройством USB 3.0 выполняется на скорости USB 3.0, а между концентраторами и концентраторами и хостом – USB 3.1. Таким образом, данные от устройства USB 3.0 пересылаются быстрее, чем в случае, когда вся система переходит на USB 3.0, хотя с точки зрения инженера данный подход намного сложнее.

Буферизация

Концентраторы High Speed осуществляют буферизацию, чтобы компенсировать расхождение сигналов тактирования. Концентраторы USB 3.1 буферизуют пакет целиком. С одной стороны, из-за этой функции схема концентратора усложняется, а его физический размер увеличивается. С другой стороны, появляется возможность расставлять приоритеты и отправлять важные пакеты максимально быстро. Наиболее высокий приоритет – у маркеров. Периодичные данные по приоритету стоят перед асинхронными данными.

В High Speed USB все активные конечные точки опрашиваются хостом поочередно, чтобы запланировать входящий (IN, к концентратору) и исходящий (OUТ, к устройству) трафик. Все конечные точки, готовые к отправке данных, имеют одинаковые шансы начать сессию. Узлы в режиме ожидания значительно снижают эффективность использования полосы.

В SuperSpeed USB входящие и исходящие данные разделены. Для входящих данных по-прежнему используется последовательный опрос, однако проблем с конечными точками, готовыми отправить данные, не возникает, поскольку они оповещают хост о наличии данных для отправки.

Когда несколько конечных точек готовы отправить данные, поочередный опрос не обеспечивает равные шансы. На рисунке 2 показано типичное дерево устройств с двумя устройствами А и В. Концентратор В подключен к корневому концентратору 1. Устройства С и D подключены к концентратору 2. Концентратор 3, к которому подключены E и F, подключен к концентратору 2.

Рис. 2. Примерная структура системы USB 3.1
Hub – концентратор; device – устройство; host – хост

Устройства А и В имеют в три раза большие шансы начать обмен, чем устройства C и D.

Устройства E и F делят полосу, назначенную концентратору 3. Устройствам E и F доступна половина той полосы, которую имеют С или D, и 1/6 полосы для А и В. Таким образом, последовательный опрос неприемлем.

Информация о месте назначения, указанная в исходящих пакетах (OUT), не содержится во входящих пакетах, поскольку они всегда предназначены концентратору. Во входящих пакетах указывается «вес», чтобы концентратор мог изменить очередность следования пакетов. При правильном использовании этого подхода концентратор, имеющий несколько активных устройств, имеет больше шансов начать обмен, чем в том случае, когда активно только одно устройство. Пакеты USB 3.1 и USB 3.0 имеют разный вес, причем преимущество у USB 3.1.

При использовании весовых коэффициентов последовательный опрос обеспечивает равные возможности получить доступ к полосе для всех активных устройств, готовых к отправке данных. Весовой коэффициент определяется концентратором. Если устройство изменяет коэффициент, другие устройства также могут сделать запрос на повышение приоритета для своих передач.

Для управления очередностью пере­дачи пакетов и преобразования сигнала USB 3.0 в USB 3.1 хост-конт­рол­лер должен выпускать несколько маркеров для особых входящих пакетов. Хост заведомо не знает очередности следования входящих пакетов.

Выводы

При увеличении скорости передачи стандарт USB 3.1 нельзя считать революционным – появление USB 3.0 было более впечатляющим. Тем не менее, новый стандарт обещает быть перспективным, поскольку содержит большое количество нововведений, обеспечивающих высокую эффективность использования полосы и малое энергопотребление.

Читайте также:
Разъемы USB Type-C получат дополнительную функциональность
В ближайшее время может начаться выпуск кабелей с разъемом USB Type-C
Intel продемонстрировала USB-разъем Type-C на мероприятии IDF 2014
Apple собирается запатентовать симметричный USB-разъем
Компания Corning начинает выпуск кабелей USB 3.Optical, обеспечивающих подключение на расстоянии 30 метров
Стандарт USB PD с 2015 года изменит мир электроники и умных вещей
USB 3.0 – революция стандарта USB
USB 3.0: больше, чем просто увеличение скорости
Готова спецификация USB 3.1 для интерфейса SuperSpeed USB со скоростью до 10 Гбит/с
USB новых спецификаций получит скорость 10 и 20 Гбит/с

Источник: журнал «Электронные компоненты»

Оцените материал:

Автор: Александр Белов, инженер, a.belovvvv@yandex.ru



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты