USB电缆的最大长度?


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我想使用很长的USB电缆将网络摄像头放置在另一个房间中。我发现的最大长度是五米。

  1. USB电缆的最大长度是多少?

  2. 使用USB延长线可以达到的最大长度是多少?


另外,还有10m 无线USB选项。
hyperslug 2011年

Answers:


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USB电缆最长为5米。您可以通过串行连接USB集线器(通过这种方式最多链接5个集线器)来进一步了解。由于时序问题,您不能只使用USB延长线。

USB常见问题解答

Q1:我可以使用多久的电缆来连接设备?
A1:实际上,USB规范将全速设备之间的电缆长度限制为5米(不到16英尺5英寸)。对于低速设备,限制为3米(9英尺10英寸)。

Q2:为什么我不能使用长度超过3或5m的电缆?
A2:USB的电气设计不允许这样做。设计USB时,便决定处理USB数据线上电磁场的传播,其方式是将USB电缆的最大长度限制在4m范围内。这种方法具有许多优点,并且由于USB用于桌面环境,因此范围限制被认为是可以接受的。如果您熟悉传输线理论,并且想要了解更多有关该主题的详细信息,请查看开发人员常见问题解答的USB信号部分。

Q3:我可以将USB设备放置在距PC多远的地方?
A3:通过5m电缆连接最多5个集线器,并将5m电缆连接到全速设备,这将为您提供30m的电缆(有关详细信息,请参阅7.1.19节)。对于低速设备,取决于设备电缆的长度,您将可以达到27m的范围。使用简单的电缆布线,您可能可以从PC伸出25m左右。

Q4:我需要将USB设备与PC距离X。我该怎么办?
A4:如果X小于25m左右(请参阅上一个问题),请购买一堆集线器,并用5m电缆将其串行连接。如果您需要走得更远,则将另一台PC或一台笔记本电脑放到需要该设备的地方,并使用旨在进行远程连接的设备(例如以太网或RS)与第一台PC联网。 -485。如果您只需要使用USB,请考虑使用基于USB的以太网适配器将PC连接在一起。


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仅供参考,这并不是真正的时间问题,因为使用集线器并不能减少信号的传播时间。而是,最大电缆长度是由于线路电容/电感问题,以及信号沿电缆长度的电压损耗所致。如果电缆太长,则可能无法在接收端正确触发数字逻辑电平。每个集线器“重新发送”语音信号,这就是该解决方案起作用的原因。
突破

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@Breakthrough不,信号电压足够容易放大;我认为这与单个链接上的时间有关。如果仔细观察,电容和电感带来的问题恰恰是时序问题。信号沿时间方向扩展。但是,即使延迟也可能与链接协议相关。如果您可以为传输的每个字节使用一次完整的往返,则变得更加容易-无需跟踪可能需要在故障时重复的内容。对于设备到计算机的链接,五个集线器的延迟时间是相同的;)
Volker Siegel 2014年

这5个集线器串联连接,是否需要外部电源?还是USB连接本身提供的电源就足够了吗?
GetFree 2014年

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@getfree通常您需要分别为集线器供电。如果您知道集线器的功耗和终端设备的电源需求,则可以计算从源头获取的500 mA是否足够。在更长的时间内,村落可能足以至少需要顺序中的一些张贴的集线器。
TafT

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如果OP表示链接以高速USB2.0通讯速度(480 Mbit / s)运行,则所有答案均不正确。

USB通信链接的长度受链接中具有五个集线器的USB体系结构的限制。USB协议要求USB设备发送回握手消息包,如ACK,NAK,NRDY等。这些响应必须在设置为1.7 µs的指定超时内返回主机。如果在1-2-3次尝试后仍未及时收到响应,则主机控制器硬件将设置一个标志/中断,这意味着链接失败。

现在,此1.7 µs限制的依据是什么?它基于最坏情况的握手数据包往返。所有这些都在USB 2.0规范的第7.1.19.2节中进行了说明。有三个因素:

  1. 实际可制造电缆的双绞线差分上的物理信号完整性(阻抗匹配,电缆均匀性,信号损耗)。结果是每段电缆的电缆长度限制为5 m。根据USB规范,一条5 m的电缆估计单向传播延迟为26 ns。所有六根电缆的往返延迟约为300 ns。

  2. 沿集线器转发器路径的数字信号传播延迟,受建议的体系结构限制为40 HS位时间,每个集线器单向约为80 ns。五个集线器的往返延迟约为800 ns。

  3. USB设备允许以192位时间(400 ns)响应。

因此,总响应时间为1500 ns。该规范允许一些松弛,并将超时时间延长到1700 ns。

因此,媒体传播时间的限制为1700 ns-400 ns = 1300 ns,或单向650 ns。如果您可以制造出在650 ns的波传播过程中具有如此低损耗的电缆,使其能够提供满足USB远端模板的开放信号眼,那么具有单个USB设备的主机就可以使用它。每5 m耗费26 ns的时间,可减少到125 m的电缆。这是最大理论极限。

我很想看看是否可以制作这种电缆。我个人使用Cat 5e制成的40英尺(12 m)电缆连接良好,无错。但这取决于链路两端接收器的质量/灵敏度。

补充:以上答案仅对整个USB HS通信协议有效。但是,USB的最大电缆长度还有另一个功能限制:它与高速断开功能有关。USB中的HS断开连接是基于这样的想法,即断开连接的电缆会反射回信号,因此反射信号加到驱动电压上,从而导致发射器的信号幅度加倍。按照设计,HS主机每125微秒发送一次微帧标记(称为SOF)。出于电缆断开检测的目的,SOF数据包具有一个较长的数据包末尾,约83 ns长(正常EOP为16.6 ns长)。

如果USB电缆在主机端口断开,则没有问题。但是,如果在长电缆的远端断开了设备(带有终端),则反射必须在83 ns内返回,幅度将加倍,并且PHY接收器中的特殊比较器将记录“ HS断开”条件。这将电缆限制设置为具有41.5 ns的单向传播延迟。假设每1 ns的传播速度为6英寸,则这条电缆的长度应小于250英寸,或约6.5m。

仅当您想感觉到干净而快速的断开连接时,才发生此限制。使用更长的电缆,主机端口最终会由于协议错误而被禁用,因此最后没有太大问题。


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您如何检查设置中的错误率?
ZAB

@Ali Chen,感谢您提供了如此丰富的信息!+1
Sam Sam

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@ZAB该实验是在两个高度抛光的USB2514B集线器之间进行的,所有操作都与走线和连接器以及端接自整定有关。CATC USB协议分析器位于主机和第一个集线器之间,电缆位于第一个集线器和第二个集线器之间。完全没有协议错误。眼图当然在规格的下侧。
Ale..chenski

@AliChen您是否尝试过使用Cat 5/6构造长USB 3.0电缆?
pseudosavant

@pseudosavant,不,我没有尝试,当时还没有USB3。但是,USB3作为全双工总线,没有上述限制,可以推迟事务处理,并且不同管道中的响应可以乱序,并且不受短暂超时的限制。工作电缆的长度完全取决于电缆的质量-均匀性,串扰和高频损耗。
Ale..chenski

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根据USB规范,超过5米的电缆会导致太大的信号传播延迟。

但是我设法建立了10 m / 30 ft无源USB延长电缆,效果很好。我所做的只是使用一根FTP Cat 5e AWG24 100欧姆电缆,其中一根双绞线用于数据传输(D +和D-;我使用绿色双绞线),另外三对双绞线用于供电(V +和V-;以平行线形式)固体和条纹条纹)。

通过此电缆使用任何USB设备都没有问题。


其他人也使用10m电缆也取得了成功:forum.cakewalk.com/…–
inf3rno

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如果要超过5米,请使用助力器


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有趣。通过使用CAT5 / 5e / 6代替USB电缆进行长距离工作,它可以工作:“此即插即用设备包括通过标准的Cat5,Cat5E或Cat6网络电缆连接在一起的基本单元和远程单元。只需连接将电缆连接到设备,然后连接到计算机和USB外围设备,您就可以正常运行了。Super Booster USB Extender具有内部DC电源调节电路,可以保持对远程设备的适当电压,因此不需要外部电源基本单元或远程单元。”
quack quixote 09年

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此“增强器”仅在USB1.1-全速12Mb / s下运行。
Ale..chenski '16
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