Re: Napití USB-C

Jan Waclawek konfera na efton.sk
Sobota Červenec 30 17:44:15 CEST 2022 

Ja som posledny kto by to chcel obhajovat, ale pokusim sa vysvetlit z
historickeho pohladu.

Zacnime tym, ze historia USB je historiou nie najlepsie napisanych
standardov, ktore boli takmer vzdy obratom ignorovane.

Povodny model bol, ze napaja sa zhora nadol (od hostov k device,
predpokladam znalost hierarchie v USB vratane nomenklatury ktora je podla
horeuvedenej zasady zle definovana a rozsiahlo ignorovana) kazde
zariadenie berie pocas enumeracie 100mA, pravdivo oznami svoju ocakavanu
maximalnu spotrebu, z coho host urobi patricne vypocty (zahrnujuc
vlastnosti hubov v ceste) a zariadeniu podla toho moze odmietnut
enumeraciu, taketo zariadenie nesmie prejst do rezimu s vyssou spotrebou.
Ak host chce, moze cast stromu dat do stavu suspend, ked ma byt spotreba
vsetkych device v ceste drasticky obmedzena (nemam chut hladat, presne
ako). Huby maju vediet detekovat nadprud a selektivne za/vypinat porty
(self-powered by mali, bus-powered musia), a mali by to indikovat
predpisanym indikacnym svetlom (a nie, modra tam nie je). Z tohoto
vsetkeho su vypocitane pozadovane vlastnosti prepajacich kablov.

Na toto vsetko - a to doslova vsetko - sa takmer hned od zaciatku rozsiahlo
kaslalo najma pod heslom "ono to funguje". Dokazom je, ze kazdy z nas sa s
tym stretol a mnohi z nas toto "kaslanie" v nejakej podobe bezne vyuzivaju.

Oficialne stanovisko USB specifikacie vzdy bolo, ze ak zariadenie potrebuje
viac stavy nez kolko mu je pridelene, ma sa o to postarat nejako same
(t.j. ma mat vlastny zdroj). A kupodivu pomerne rychlo sa objavilo aj
dokonale korektne riesenie problemu, ze niektore zariadenia (napr. externy
disk, alebo tlaciaren) maju notoricky vacsiu spotrebu, pritom vsak nie je
prilis velka a je vhodne pre ne nemat dalsi kabel a extra zdroj. Bohuzial,
to riesenie https://en.wikipedia.org/wiki/PoweredUSB (v podobe
"rozsireneho" konektora) bolo obmedzene patentom IBM a do oficialneho USB
sa nedostalo - ostatni clenovia konzorcia sa bud s IBM nevedeli dohodnut,
alebo v tom case este nevideli dovod na riesenie napajania, napokon, bezne
na USB existovali vtedy len mysi, klavesnice a zvukovky.

Potom prisla potreba mensich konektorov. miniB bolo fajn, ale bohuzial sa
presadil mechanicky aj elektricky mizerny mikroB.

Potom prislo OTG, tlacene najma zo strany vyrobcov fotoaparatov a
tlaciarni, ktori su notoricky znami tym, ze sa snazia veci robit co
najsvojskejsie a podla moznosti klast vsetkym ostatnym prekazky.
Kazdopadne to prinieslo sadu dalsich konektorov (AB komba), potrebu
jedneho identifikacneho signalu naviac (tu je pociatok toho ze "moze sa ku
klasickym 4 signalom pridat dalsi"), sadu kablov ktore nikto nevie rozozna
a nikto poriadne nepouziva, a sadu pravidiel, ktore kazdy podla dobrej
tradicie veselo porusuje. Ale prinieslo to aj dalsi problem, a to ako
rozhodnut, ze kto je napajaci a kto napajany. Pretoze s OTG sa bura
klasicka hierarcha host-device, kedze sa roly mozu podla potreby otocit, a
rola v napajacej hierarichii uz nemusi prirodzene zodpovedat roli v
"datovej" hierarchii. Vysledkom su protokoly ADP/SRP/HNP definovane v OTG
dodatku k USB2.0, pomocou ktorych si OTG par dohaduje tieto roly
signalizaciou jednak na VBUS (tj. +) vodici a druhak na D+ vodici pocas
nadvazovania spojenia.

Uz toto bolo dost nechutne.

Potom prisla era mobilov a tabletov a s nimi nabijacky. Cielom bolo
pretlacit viac nez oficialnych 500mA (ktore napokon oficialne vyzadovali
enumeraciu, ale na toto uz v tomto okamihu bolo univerzalne zabudnute). To
prinieslo doslova zaplavu pomerne improvizovanych rieseni vo forme rozne
zapojenych odporov roznych hodnot medzi D+ a D-, co potom vyustilo v
oficialnu tzv. Battery Charging specifikaciu, ktora znova bola vselijako
porusovana. Pred par rokmi som sa snazil nieco v tejto oblasti riesit,
ostali mi mimoriadne traumaticke spomienky a mam kdesi odlozene tabulky a
nakresy atd. a najma pocit odporu k celej tejto oblasti. 

Potom prislo Super Speed (co si mnohi mylia s USB3.x, rovnako ako FS si
mylia s USB 2.x) a s nim dalsia hromada divnych konektorov a kablov (a
mimochodom, v relativnej tichosti zdvihnuty "defaultny" prudovy limit na
900mA - no ano, SS prislo najma kvoli diskom). 

V tomto okamihu uz tych signalov bolo dost vela, a ten SS mikro B konektor
je fakt dost nanic, takze pomerne pochopitelne sa prebral navrh od Apple
(hoci Apple charakteristicky okamzite zacalo robit veci po svojom, ako
vzdy) urobit konektor pre tu cast obyvatelstva ktori dusevne nezvladaju
princip "logom hore" prip. "ak to tam nejde vsunut tak otoc" nedajboze "ak
sa pozries tak je vidiet ktora strana je uzsia". S tym prisla aj potreba
detekovat, ako je ten konektor otoceny, a ked su tam uz kvoli tomu dva
piny (ktore mimochodom aj detekuju, o ktory z asi osemtisic variant kabla
ide, co vyrobcovia kablov z dalekeho vychodu samozrejme tiez veselo
ignoruju), tak preco ich nevyuzit na komunikaciu na temu napajania.
Napokon, uz si chceme vypytat aj nieco viac nez 5V a to nie je dobre
nechat na nieco ako odporovo-kondenzatorovy delic.

Na druhej strane, ta komunikacia je o nieco jednoduchsia ako samotne USB.
ST predtym, ako prisli s radom 'G0 ktory ma Power Delivery zabudovany,
malo nejake riesenie (v podobe rozsirenia k nejakemu Nucleo) ktore myslim
ze bolo pasivne a cela komunikacia sa riesila v nejakom 'F0 softwarom.

Nie som v tejto oblasti expert a urcite som aj na vela veci zabudol.

wek


----- Original Message ---------------

Subject: Re: Napití USB-C
   From: Petr Labaj <labaj na volny.cz>
   Date: Sat, 30 Jul 2022 16:29:46 +0200
     To: hw-list na list.hw.cz

Děkuji pěkně za informace. I kdyµ nepříjemné.
Roz±lapal jste mi bábovičky. :-(

Já si dlouhodobě myslím (podle vněj±ích projevů, bez znalosti podrobností),
µe v napájení po USB-C  je pěkný bordel.
Zatím jsem si myslel, µe je to třeba jen přechodný stav, něco jako poporodní
bolesti, a časem se do toho zavede pořádek.
Ale pokud je na to třeba jiné piny (proč?) a specializované chipy 
(proč?), tak
je moje skepse je±tě hlub±í.

Jinde počet vodičů sniµují na nezbytné minimum (např. Xbase-T1, kde po
2 drátech po±lu duplexní data i napájení), a tady se kvůli nějakému datovému
dohadování zavedou dráty navíc.

Prostě mizernej den. Furt chčije a rajčata děsně praskají. A napájení přes
USB-C je je±tě hor±í, neµ jsme doufali.

PL

**********************

Dne 30.7.2022 v 16:14 Jan Waclawek napsal(a):
>> To vyjednávání o napětí a proudu běµí zřejmě na nějakých vy±±ích
>> vrstvách USB, ne?
> Nie. Je to tzv. Power Delivery (USBC-PD) protokol, ktory bezi na inych
> vodicoch nez USB. Je to po vsetkych strankach uplne iny protokol nez USB,
> spolocny maju len ten vonkajsi obal kabla.
>
>> Tak bych skoro čekal, µe se na tohle téma objeví nějaké open-source
>> projekty pro nějaká ta lep±í "Arduina", co mají nativní USB (třeba
>> Blue-pill nebo Arduino Due).
> Nejake open-source implementacie su. Ale cely ten protokol je nechutne
> zlozity. Vlastne, zle som to povedal - on nie je ani nejako zvlast
> zlozity, ale je nechutne rozsiahly, s nechutne roztahanou dokumentaciou.
>
> Z toho potom vyplyva existencia jednoucelovych cipov, ktore implementuju PD
> a napr. na zaklade nejakeho nastavenia ich pinov nutia pripojeny zdroj do
> nejakeho konkretneho napatia. Dost sa to charakterom podoba napr. na
> USB-COM prevodniky.
>
>> Ten zdroj zřejmě má nějakou tabulku parametrů, co zvládne, a tu by mohl
>> umět reportovat.
> Tak ja neviem. Je ta slovencina naozaj taka nezrozumitelna?
> https://list.hw.cz/pipermail/hw-list/2022-July/553117.html
>
> wek
_______________________________________________
HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
Hw-list na list.hw.cz
http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list

Další informace o konferenci Hw-list