Bagaimana mengubah hub usb "seratus tahun" menjadi smart dikelola dan menghemat $ 300

Entah bagaimana saya membutuhkan hub untuk waktu yang lama, lebih disukai dengan sejumlah besar port dan dengan bentuk yang cukup nyaman, cocok untuk ditanamkan daripada floppy drive di bay 3,5 ''. Melihat sekilas pasar loak melempar model D-link DUB-H7, dan bahkan dalam kombinasi "2 untuk harga 1". Inspeksi eksternal tidak memberikan sesuatu yang istimewa, hub sebagai hub dibuat nyenyak, "printer" utama USB AM-BM di bagian belakang dan catu daya 3 A. Seperti biasa, hal pertama yang saya selesaikan, senang untuk sejumlah kecil tempat kosong daripada elemen, ditambah dengan solder berkualitas tinggi dan tenang. Benar, untuk berjaga-jaga, saya pergi ke Internet untuk melihat seperti apa hub itu dan apakah ada proyek menarik dengan partisipasinya. Tidak ada proyek, ulasan pengguna 50/50, secara umum, tidak ada dinamika. Hub selama 5-7 tahun bekerja dengan cukup baik dan melakukan tugasnya, kemudian dengan lancar pindah ke kotak sampah elektronik dan sangat mungkin akan lenyap sebagai hasilnya bersama dengan adaptor yang tidak diketahui, adaptor, dll. Tetapi sebuah peristiwa terjadi dalam hidup saya yang membuat saya mencari-cari di dalam tas dengan sampah tua, menemukan yang ini, ternyata, D-link yang unik, dan menyingkirkan debu untuk mengekstraksinya ke dalam cahaya Tuhan. Jika Anda tertarik mendengar alasannya, selamat datang untuk memotong.

Intro atau Menangis tentang produsen rakus hub usb

Dengan munculnya router SoC yang kecil dan nyaman (seperti Panduan untuk memodifikasi klon mini-router populer Cina Hame A15, yang juga "A5-V11 tidak bermerek" ), dan pengenalan openwrt yang luas untuk mengelola perangkat host (dalam mayoritas luas) kasus, ini adalah perangkat yang terhubung melalui USB), tugas mengendalikan catu daya dari semua jenis modem, pembaca kartu, konverter usb-rs232, dll, dll menjadi tugas yang sangat mendesak. Kebutuhan untuk mengontrol port ketika bekerja dengan GSM-mo adalah yang paling umum Emami (restart, misalnya). Pada prinsipnya, orang sudah membuat keputusan yang cukup. Untuk tujuan ini, dari penggunaan pin GPIO gratis di router, hingga relay yang sudah jadi. Ada solusi dari produsen pihak ketiga. Sebagai contoh, ini adalah hub USB yang dapat diprogram untuk 4 port dari Acroname , yang kaya akan perangkat lunak dan perangkat keras, tetapi biayanya sekitar $ 300.

Ada pilihan yang lebih murah, hub switchable pintar dengan nama yang bagus Yupkit YKUSH hanya 35 €:

Yang paling ekonomis dapat menggunakan banyak hub usb termurah, biasanya 5V relay tertutup, dan salah satu dari Arduino-k untuk memutuskan daya dari port usb jika perlu. Biaya solusi semacam itu adalah <$ 10, tidak termasuk waktu yang dihabiskan untuk menyolder dan memprogram Arduino.

Tampaknya jalan buntu. Baik mahal dan indah, atau sekadar polos dan berotot . Namun ternyata ada opsi ketiga. Selain itu, solusinya sudah tua, seperti spesifikasi USB 2.0 untuk hub yang dijelaskan.

Menerjemahkan ke dalam bahasa Rusia, ternyata standar USB telah mendefinisikan kemampuan untuk mengontrol daya port menggunakan apa yang disebut Per-Port Power Switching (PPPS) , tetapi bertemu dengan perangkat yang mendukung fitur ini tidak hanya sulit, tetapi juga sangat sulit. Untuk mengimplementasikan fungsi-PPPS, komponen tambahan diperlukan (transistor efek kabel dan perkabelan), yang tidak dipasang di hub untuk menghemat uang.

Reaksi sensitif terhadap permintaan pasar, beberapa produsen menunjukkan fungsi PPPS dalam spesifikasi hub, tetapi pada kenyataannya ini tidak melampaui prasasti pada kotak. Dan pada dasarnya, sulit untuk menemukan kesalahan, karena banyak chip di dalam hub mendukung fungsi ini, tetapi tidak mungkin untuk mengimplementasikannya tanpa switch tambahan (transistor) (paling sering port USB terhubung langsung ke garis + 5V).

Saya bahkan secara khusus membongkar beberapa hub USB kecil yang saya rencanakan untuk digunakan bersama dengan router A5-V11. Di dalamnya ada: chip GL850G dan yang paling dicintai oleh FE1.1s Cina. Secara alami, hanya pengendali itu sendiri dengan detail minimum yang ditemukan di dalamnya. Karena ukuran miniatur papan, sulit untuk menempatkan transistor dan bagian-bagian yang telah menyatu bahkan dengan pemasangan berengsel. Saya harus tenang. Meskipun, tergantung pada chip, jika dalam lembar data ada disebutkan deteksi arus berlebih dan kontrol daya individu atau geng , maka dimungkinkan untuk melakukan operasi cerdas dari perangkat tersebut sesuai dengan metode yang dijelaskan dalam artikel . Seorang teman menggunakan kombinasi transistor dan banyak resistor untuk mengaktifkan fungsi PPPS di hub-nya.

Skema perubahan dan tampilan perangkat

Juga, membaca dokumentasi, Anda mengetahui sendiri bahwa tidak ada, tidak, dan ada yang menyebutkan bahwa mode kontrol port dapat diimplementasikan dengan menambahkan beberapa AIC1526-0 atau MIC2026 (saklar distribusi daya saluran ganda) ke sirkuit.

Skema dari lembar data tidak akan berbohong

Bagian dari main atau langsung ke intinya

Terkesima oleh pemikiran suram tentang membeli hub China dengan fungsi yang tidak diketahui ("babi di ladang") dan ketidakmungkinan memeriksa mereka, saya secara tidak sengaja menemukan sebuah artikel tentang pengaturan openwrt untuk mengontrol kekuatan hub USB, selain itu, sama, ditinggalkan dan lupa D-Link DUB-H7 dalam kasing abu-abu.

Setelah mempelajari materi, menjadi jelas bahwa di papan hub, di samping pengontrol Philips ISP1521BE yang cukup canggih, ada sejumlah saklar distribusi daya dua saluran yang sama AIC1528-0 untuk pengalihan daya penuh. Meskipun dilihat dari datasheet, sebuah chip dengan body kit minimum dapat dengan sendirinya mengontrol kekuatan port hilir (dan ada juga banyak hal yang tidak diterapkan di sana, misalnya, menunjukkan aktivitas port upstream menggunakan teknologi GoodLink, atau host USB 1.1 untuk dengan benar mendukung campuran 2.0 dan 1.1 pada port hilir, dll. dll).

Ngomong-ngomong, bagi mereka yang memutuskan untuk mengulangi jalan yang telah saya tempuh, saya harus segera mengatakan bahwa versi modern D-Link DUB-H7 (dalam kasus hitam mengkilap) tidak lagi berguna seperti yang lama abu-abu.

Menurut informasi dari wikidevi.com ( 1 , 2 , 3 , 4 ), ada beberapa revisi hub ini, dengan serangkaian komponen yang berbeda di papan, dan sesuai dengan fungsi yang berbeda (A1 / A5 - ISP1521BE 7-port, B1-2xGL854G 4-port, C1 - 2xGL850Z 4-port).

Perhatian terhadap D-Link DUB-H7 juga tertarik karena, selain fungsinya yang baik, ini juga merupakan pilihan yang paling terjangkau (baik dari segi harga dan prevalensi) di wilayah kami. Dari model-model yang dapat disebutkan di sepanjang jalan dengan "Per-Port Power Switching", kami juga dapat mencatat, misalnya, yang berikut:

• Linksys USB2HUB4 USB 2.0 hub.
• D-Link DFB-H7 Combo Hub
• Elecom U2H-G4S
• Sanwa Supply USB-HUB14GPH
• Targus Inc. PAUH212
• Teknologi Hawking UH214

Saya tidak memiliki kesempatan untuk mencari perangkat yang disebutkan, karena saya pernah beruntung dengan versi revisi A5. Yang benar adalah sekarang, jika saya harus membeli hub seperti itu, saya akan mencoba untuk menemukan revisi B1 , karena selain mengendalikan kekuatan port, chip yang dibangunnya (GL854G) ada di dalamnya seperti Multi Transaction Translator .

Pentingnya Memiliki Multi Transaction Translator (MTT) di Hub USB

Penyimpangan kecil untuk menjelaskan apakah Multi Transaction Translator (MTT) ini dan mengapa sangat penting dan perlu. Pemancar transaksi (TT) adalah komponen penting dari setiap hub berkecepatan tinggi yang menyediakan komunikasi antara port upstream dan downstream hub, terutama ketika port ini beroperasi pada kecepatan data yang berbeda. Faktanya, TT memisahkan perangkat kecepatan rendah dan sedang dari perangkat kecepatan tinggi (murni USB 2.0, misalnya) dan bertanggung jawab untuk bekerja pada kecepatan USB 1.1.

Pemancar operasi dapat terdiri dari dua jenis - tunggal (eng. Single Transaction Translator, STT) atau beberapa (eng. Multiple Transaction Translator, MTT). Dalam hal STT, satu pemancar digunakan untuk semua port, dan dalam hal MTT, masing-masing port memiliki pemancarnya sendiri. Jelas bahwa opsi pertama lebih murah dan sederhana, dari mana kerugian utama dari opsi ini berasal - jika beberapa port USB 1.1 terhubung ke hub, mereka semua akan bekerja melalui bottleneck tunggal. Saya pikir Anda bisa membayangkan apa yang akan terjadi dengan kecepatan pertukaran.

Secara sederhana, hub STT memiliki batasan jumlah perangkat yang dapat digunakan secara bersamaan. Kalau tidak, itu penuh dengan kehilangan paket karena konflik dalam perencanaan transfer data, membebani hub (terutama dalam kasus perangkat yang secara aktif bertukar data, seperti kartu suara), dll. Karena itu, lebih baik ketika memilih hub untuk segera fokus pada perangkat dengan MTT, dan kemudian tidak mencari penyebab ketidakstabilan dalam pekerjaan. Jika Anda sudah memiliki hub, dan sayangnya ternyata dengan STT, Anda hanya perlu hati-hati memeriksa standar perangkat yang terhubung ke hub dan, jika mungkin, kurangi jumlah USB 1.1 yang terhubung ke satu.

Sayangnya, sebagian besar hub murah yang dibangun di atas chip anggaran (fe1.1s, GL850G, dan ISP1521BE dari hub A5 saya) memiliki STT di papan, lebih mahal dan canggih (GL852G, GL854G (revisi B1 dari D-link DUB-H7 yang dibahas), GL3520, VL812, VL813, SMSC USB2514) menjalankan MTT.

Anda dapat memeriksa jenis pemancar operasi dengan membaca lembar data pada chip (tetapi seringkali orang Cina tidak bisa atau tidak ingin memberi tahu merek chip), atau dengan menghubungkan hub ke komputer * nix dan menjalankan perintah lsusb -v dan menemukan informasi layanan terkait dengan hub yang sedang dipelajari (oleh nama). Baris DeviceProtocol akan menunjukkan TT Tunggal atau Multi TT . Jelas bahwa membeli hanya lebih baik dengan Multi :)

Ketika Anda menjalankan perintah lsusb -v -t , Anda dapat melihat struktur hierarki perangkat usb yang terhubung.

Alih-alih lsusb, Anda dapat menggunakan utilitas hwinfo dengan saklar --usb (disarankan untuk melakukan pra-instal melalui sudo apt-get install hwinfo ). Maka output informasi tentang perangkat usb akan terlihat sedikit berbeda:

Secara umum, kami menemukan secara singkat fitur-fitur perangkat berkecepatan rendah dan sekarang saatnya untuk beralih ke bagian perangkat lunak.

Kelola Daya Port USB

Saya akan segera mengatakan bahwa saya tidak dapat menemukan cara untuk mengimplementasikan fungsionalitas PPPS di lingkungan Windows (setidaknya karena minat kosong). Maksimumnya adalah untuk mengaktifkan / menonaktifkan perangkat menggunakan utilitas devcon . Saya akan senang jika salah satu pembaca mengoreksi dan menambahkan. Sementara itu, semua prosedur dilakukan pada contoh Ubuntu (dalam hal openwrt, algoritmanya mirip, meskipun pada trunk terakhir harus sudah dimasukkan dalam "distribusi").

Jadi, kemungkinan Per-Port Power Switching (PPPS) atau “port power switching” diimplementasikan pada hub dengan dukungan perangkat keras untuk fungsi ini menggunakan program hub-ctrl atau turunannya uhubctrl . Saya akan mempertimbangkan mereka pada gilirannya.

Hub-ctrl

Program ini ditulis oleh insinyur pejuang kemerdekaan Jepang Niibe Yutaka pada tahun 2006. Tapi itu berfungsi tanpa masalah sekarang. Untuk instalasi, kita memerlukan pustaka * nix dan libusb-dev . Untuk Ubuntu 16.04 LTS, algoritmenya adalah sebagai berikut:

  Instal tambahkan.  paket: sudo apt-get update && sudo apt-get install libusb-dev git gcc
 Sumber unduhan: git clone https://github.com/codazoda/hub-ctrl.c
 Dikompilasi dengan gcc: cd hub-ctrl.c && gcc -o hub-ctrl hub-ctrl.c -lusb 

Jika alamat tidak tersedia, Anda dapat mengunduh sumber secara manual dari sini atau dari sini dan kompilasi dengan perintah yang dijelaskan di atas.

Program ini memiliki sintaks baris perintah yang cukup sederhana yang cocok dengan deskripsi berikut:

./ hub-ctrl [{-h HUBNUM | -b BUSNUM -d DEVNUM}] \ [-P PORT] [{-p [VALUE] | -l [VALUE]}]
di mana HUBNUM - nomor hub, nomor bus BUSNUM, nomor perangkat DEVNUM, nomor port PORT

Untuk mengetahui parameter ini, jalankan perintah lsusb :

By the way, program hub-ctrl dapat bertindak sebagai semacam "penyelidikan" dari hub usb karena fakta bahwa ia memiliki kemampuan untuk mengelola daya port. Cukup menjalankannya dengan tombol -v. Kami mendapatkan daftar hub yang didukung yang tersedia di sistem (jalur INFO) dan status port (dalam kasus saya, semua port dimatikan).

lab @ lab-G: ~ / hub $ sudo ./hub-ctrl -v
Hub # 0 pada 001: 006
INFO: pergantian daya individu.
PERINGATAN: Indikator port TIDAK didukung.
Status Port Hub:
Port 1: 0000.0000
Port 2: 0000.0000
Port 3: 0000.0000
Port 4: 0000.0000
Port 5: 0000.0000
Port 6: 0000.0000
Port 7: 0000.0000

Dan ini adalah bagaimana konfigurasi akan terlihat ketika semua port dinyalakan:

lab @ lab-G: ~ / hub $ sudo ./hub-ctrl -v
Hub # 0 pada 001: 006
INFO: pergantian daya individu.
PERINGATAN: Indikator port TIDAK didukung.
Status Port Hub:
Port 1: daya 0000.0100
Port 2: daya 0000.0100
Port 3: daya 0000.0100
Port 4: daya 0000.0100
Port 5: daya 0000.0100
Port 6: daya 0000.0100
Port 7: daya 0000.0100

Untuk mengaktifkan salah satu port, Anda perlu menjalankan perintah sudo ./hub-ctrl -h 0 -P 1 -p 1 , di mana -h menunjukkan hub mana yang kami gunakan (tanggal 0 dalam kasus saya), -P mengatakan port mana (1- port th dalam kasus saya), dan -p menunjukkan status (0-off, 1-on).

Untuk mendapatkan konfigurasi seperti pada gambar di atas, perlu untuk menjalankan perintah berikut secara berurutan (untuk port yang awalnya dinonaktifkan):

sudo ./hub-ctrl-h 0 -P 2 -p 1
sudo ./hub-ctrl-h 0 -P 4 -p 1
sudo ./hub-ctrl-h 0 -P 6 -p 1

Oleh karena itu, tidak sulit untuk menulis skrip yang akan membuat LED berkedip untuk bersenang-senang dalam urutan yang diinginkan. Contoh hal-hal seperti itu sudah ada dan berfungsi dengan sukses:
Kode morse pada usb-hub, karangan bunga Natal , dll. dll. Bagi saya, dari kemampuan hub-ctrl, fungsi switching siklik tidak cukup untuk mewujudkan fantasi pencahayaan sesaat saya (agar tidak membuang waktu menulis naskah, dll.). Kelemahan yang mengganggu ini dihilangkan di penerus - uhubctl.

UHUBCTL

Program uhubctl adalah analog hub-ctrl yang dioptimalkan dan memiliki beberapa perbedaan kosmetik (dan tentu saja mendukung lebih banyak perangkat).

Dengan kerja uhubctl:

Secara teoritis, utilitas dapat dikompilasi untuk dijalankan di lingkungan windows, tetapi ... Tapi untuk saat ini, ia berinteraksi dengan utilitas melalui driver winusb.sys, yang tidak dapat mengakses hub secara langsung. Program ini juga mengklaim dukungan untuk USB 3.0 (hub USB 3.0 yang mendukung Per-Port Power Switching, lebih dari sekadar hub USB 2.0 dengan fungsi serupa). Ketika bekerja dengan hub USB 3.0 yang terhubung ke port upstream USB 3.0, program mendefinisikannya sebagai dua hub virtual independen: USB 2.0 dan USB 3.0, dan perangkat USB itu sendiri akan terhubung ke salah satunya tergantung pada kemampuan dan kecepatan koneksi mereka. . Dengan demikian, untuk mengelola perangkat tersebut, program ini mengaktifkan / menonaktifkan daya pada hub virtual secara default (Anda dapat mengganti utilitas ke mode manual dengan menambahkan tombol -e ke perintah mulai).

Penting: sistem pengalamatan untuk port USB dapat menyebabkan kebingungan (serupa untuk hub-ctrl dan uhubctl). Saat bekerja, ia menggunakan metode pengalamatan yang sama dengan yang ada di kernel Linux: bx.yz, di mana b adalah nomor bus USB, dan x, y, z adalah nomor port dari rantai host, mulai dari hub USB root untuk bus ini. Jika ada lebih dari satu hub USB yang dikelola, Anda dapat menentukan opsi yang benar dengan menjalankan uhubctl dengan opsi -l (lokasi). Saya perhatikan bahwa pengalamatan ini semi-stabil - tidak akan berubah jika Anda melepaskan dan menyambungkan kembali perangkat USB kembali ke port fisik yang sama.

Algoritma kompilasi dari program ini mirip dengan algoritma untuk hub-ctrl. Satu-satunya pengecualian adalah Anda perlu menginstal libusb-1.0 library (versi 1.0.12 atau yang lebih baru) dengan perintah sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev , dan kemudian kompilasi binaric dengan perintah make .

Sintaks untuk memulai program adalah sebagai berikut.

uhubctl -tidak aktif -p 2

Perintah ini mematikan daya (-a mati, atau -a 0) pada port 2 (-p 2). Perintah off / on / cycle (atau 0/1/2) yang didukung. Sakelar siklus mematikan daya, menunggu beberapa saat (ditentukan oleh -d switch) dan menyalakannya kembali. Yaitu Sekarang hub dapat dengan mudah mengganti mikrokontroler untuk berkedip.

Apa yang mengikuti dari semua ini, atau Kesimpulan

Dan berikut ini bahwa "rahasia" di hub lama dari D-Link ada di sana. Menggunakan teknologi yang dijelaskan (PPPS) dibenarkan jika Anda perlu mengontrol berbagai perangkat yang terhubung ke USB bus dari jarak jauh. Selain itu, metode ini sudah digunakan untuk menonaktifkan hard drive , webcam dan GSM-modem (seperti pada gambar):

Meskipun, seperti untuk modem dan D-link DUB-H7 yang saya sebutkan, ada orang yang mempertanyakan operabilitas bundel tersebut (ketika bekerja dengan program hub-ctrl).

Utilitas yang dijelaskan dalam artikel (lsusb, hwinfo, hub-ctrl) dapat sangat membantu ketika memilih hub USB berikutnya, terutama jika tidak ada akses untuk melihat perangkat internal. Pada ide-ide pengguna habr dan harapan dari hub usb yang ideal sudah dijelaskan (di sini dan di sini ). Algoritma yang dijelaskan untuk memeriksa hub yang ada, menurut pendapat saya, akan melengkapi dan mencairkan pendekatan yang dijelaskan oleh penulis. Jadi, setelah itu, pahlawan artikel saya (D-link DUB-H7 ver. A5) menurut saya terlihat sangat bagus dari sudut pandang solusi sirkuit. Mungkin, saya tunduk pada sim :)

( - )? RP1...RP2 ( 0- c).

: - EEPROM 24C02, :

! Semua pembaruan dan catatan sementara yang darinya artikel-artikel habr lancar dibentuk sekarang dapat dilihat di saluran telegram saya lab66 . Berlangganan agar tidak mengharapkan artikel selanjutnya, tetapi untuk segera di ketahui tentang semua penelitian :)