Jakie środki należy podjąć, aby chronić porty USB komputera podczas opracowywania urządzenia USB?

118

Zacznę opracowywać urządzenie USB 1.1 za pomocą mikrokontrolera PIC. Podczas tego procesu zamierzam utrzymać jeden z portów USB komputera PC na płycie chlebowej. Nie chcę zniszczyć portu USB mojego komputera przez zwarcie lub przypadkowe połączenie linii danych lub linii zasilania. $\pm$

Jak mogę chronić porty USB? Czy standardowy port USB ma wbudowane zabezpieczenie przeciwzwarciowe? Czy powinienem łączyć diody, rezystory, bezpieczniki na / przez / przez niektóre piny?

wprowadź opis zdjęcia tutaj

usb protection

— hkBattousai
źródło

4

Dobrym początkiem byłoby użycie resetowalnego bezpiecznika w VCC, zakładając, że poprawnie go oceniłeś. Nie mogę jednak mówić o tym, jak działałyby na linii danych.

— Wielomian

1

Linie danych wymagałyby co najmniej TVS, a jeszcze lepiej optoizolacji.

— Ignacio Vazquez-Abrams,

Myślę, że nowoczesne płyty główne są nieco tolerancyjne. Kiedy majstrowałem przy AVR, przypadkowo podłączyłem GND do VCC i poza tym, że urządzenie zostało odłączone przez system (tj. Windows grał dźwięk „odłączonego urządzenia”), nic się nie wydarzyło. Warto zauważyć, że nie było to bezpośrednie połączenie USB. VCC przeszedł przez kabel ISP (który dostał go z USB), a GND przeszedł przez kabel szeregowy USB =>.

— ThiefMaster

@ ThiefMaster „nieco” - wciąż nie ufałbym temu. W trakcie podłączania standardowego złącza MicroUSB3 usmażyłem zupełnie nową płytkę (wyłączając połowę portów USB) - musiałem jakoś przypadkowo zwierać niektóre piny. Chodzi o to, że nadal dość łatwo można go uszkodzić.

— Bob

2

W żadnym wypadku nie ufaj płycie głównej, aby cię chronić. Udało mi się wysadzić moją płytę główną, klawiaturę, mysz i kilka innych urządzeń peryferyjnych USB, kiedy umieściłem 24 V na szynie 5 V. ....

— CurtisHx

83

Ma to na celu rozwinięcie sugestii Leona, aby użyć centrum.

Koncentratory USB nie są sobie równe. Nieoficjalnie istnieje kilka „ocen”:

Tanie huby. Są one zoptymalizowane pod kątem kosztów do tego stopnia, że nie są już zgodne ze specyfikacją USB. Często linie + 5 V portów końcowych są podłączone bezpośrednio do komputera. Brak przełączników zabezpieczających. Może szczęście, jeśli ma szczęście.
edytuj: Oto wątek, w którym OP planuje, że niewłaściwie zaprojektowany hub USB zasila jego komputer.
Przyzwoite huby. Pobór prądu + 5 V jest podłączony za pomocą przełącznika z zabezpieczeniem nadprądowym. Ochrona ESD jest zwykle obecna.
Węzły przemysłowe Zwykle istnieje niezawodne zabezpieczenie przeciwprzepięciowe w postaci TVS i resetowalnych bezpieczników.
Izolowane piasty. Rzeczywista izolacja galwaniczna między portem wyjściowym a portem wyjściowym. Stopień izolacji wynosi zwykle od 2 kV do 5 kV. Izolowane piasty są używane, gdy naprawdę wysokie napięcie może pochodzić z portu wylotowego (np. Napięcie sieciowe, defibrylator, tylny EMF z dużego silnika). Izolowane piasty są również używane do przerywania pętli uziemienia w warunkach waniliowych.

To, czego należy użyć, zależy od oczekiwanego rodzaju zagrożenia.

Jeśli martwisz się zwarciami między liniami zasilania i linii danych, możesz użyć przyzwoitego koncentratora. W najgorszym przypadku kontroler koncentratora zostanie poświęcony, ale pozwoli zaoszczędzić port na laptopie.
Jeśli obawiasz się, że napięcie wyższe niż + 5 V może dostać się do komputera, możesz wzmocnić hub za pomocą zabezpieczenia przeciwprzepięciowego składającego się z TVS i polyfuse. Nadal jednak mówię o stosunkowo niskich napięciach rzędu +24 V.
Jeśli martwisz się naprawdę wysokimi napięciami, rozważ izolowany hub, lampy wyładowcze. Zastanów się nad użyciem komputera, który możesz stracić.

— Nick Alexeev
źródło

Co jeśli martwimy się o inny sprzęt podłączony do tego samego koncentratora? Czy wystarczyłby hub przemysłowy?

— user42875,

1

@ user42875 Odpowiedź brzmi: być może zależy to od konkretnego centrum i oczekiwanego poziomu zagrożenia. Musisz spojrzeć na specyfikacje swojego konkretnego centrum przemysłowego.

— Nick Alexeev

@NickAlexeev ok, ale jak konkretnie robisz różnicę w amazonie między „tanim” i „przyzwoitym” hubem? I dlaczego nie skorzystać z izolatora USB (najtańszy koszt około 10 $)

— JinSnow

34

Użyj koncentratora. Są dość niedrogie, a porty USB będą całkowicie bezpieczne bez względu na to, co robi Twoje urządzenie.

— Leon Heller
źródło

12

Cóż, nic ... te piasty są oceniane tylko dla izolacji o wartości kilku kV;)

— Wielomian

4

Jeśli koncentrator jest pasywny, piny zasilania byłyby bezpośrednio podłączone do linii zasilania komputera, czy nadal zapewniają izolację zasilania?

— alexan_e

3

@Guido Zła historia. Twój nauczyciel nie wiedział, co robi. Błyskawica może przeskakiwać cywilny hub USB jak żadna firma. Prawidłową ochronę odgromową wykonuje się przez przetaczanie dużej części ładunku do ziemi (ziemi) przez rurki wyładowcze gazu (GDT) i zaciśnięcie pozostałego ładunku za pomocą TVS Zeners.

— Nick Alexeev

19

Jak ktoś, kto robi to na co dzień, każdy tani hub powinien zapewnić 100% ochrony, jeśli Twoja płyta główna zapewnia rozsądną ochronę przed zwarciem. Używamy ich przez cały czas, nawet podczas przeprowadzania testów ESD na naszych częściach (zapięcia 15KV są dość zabawne) i nigdy nie wysadziliśmy ani nie wyjęliśmy portu hosta.

Linie danych z taniego koncentratora po prostu nie mogą być fizycznie podłączone do komputera - pomiędzy nimi musi być układ koncentratora, aby oddzielić komunikację dla 4 lub 7 portów, które zapewnia koncentrator. USB nie jest magistralą jak Ethernet - łączenie wielu portów przewodem po prostu nie działa, ponieważ zbyt wiele sygnałów opiera się na poziomach prądu stałego. Ten układ koncentratora zapewni niemal niezawodną ochronę między urządzeniem a portem hosta w liniach danych.

Moc to inny problem. Miałem jedną płytę główną, w której prąd ograniczał port USB bezpiecznikiem na linii USB 5V - nie resetowalnym bezpiecznikiem, ale bezpiecznikiem topiącym. Niezamierzone zwarcie wymagało poważnej operacji na płycie głównej. Moc to obszar, który najprawdopodobniej spowoduje problemy. Kup dobry zasilany koncentrator (powiedzmy, wart 25 USD), użyj dostarczonego adaptera i gotowe.

Jeśli jesteś naprawdę paranoikiem, USB pozwala na maksymalnie 4 koncentratory między hostem a urządzeniem. Kup 4 różne tanie piasty z napędem elektrycznym, zaczep je w linii i idź do niego.

Powodzenia

— Frank Schwab
źródło

6

Układanie wielu koncentratorów ma jeszcze jedną zaletę. Na początku USB nie było niczym niezwykłym, aby zobaczyć urządzenia, które nie działałyby dobrze lub wcale, gdyby więcej niż jeden hub był z dala od hosta. Regularne testowanie z czterema powinno obalić wiele małych założeń dotyczących opóźnień. Nie zapomnij również przetestować poprawności działania przy mniejszej liczbie piast, gdy masz pewność bezpieczeństwa operacyjnego.

— RBerteig,

5

Jako osoba, która również podłącza prototypowy sprzęt USB do komputerów, pamiętaj również, że niestabilne oprogramowanie USB może spowodować awarię systemu operacyjnego hosta. Mamy problemy z wyłączaniem portów USB przez system Windows (wymagający ponownego uruchomienia). Również OSX czasami powoduje panikę jądra z powodu złych danych USB.

— David Poole,

13

Urządzenia analogowe stanowią rozwiązanie dwóch układów dla twojego problemu, zapewniają pełną izolację zasilania i danych dla magistrali USB do 12 Mb / s, co powinno być odpowiednie dla twoich potrzeb:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Moc -
dane ADuM5000 - ADuM4160

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Istnieje wiele zestawów ewaluacyjnych i płyt rozbijających, które ułatwiają ich użycie dla osób, które nie są przydatne z lutownicą.

— Adam Davis
źródło

4

I jak chroni USB, kiedy to buduje i testuje po raz pierwszy ;-)

— Myforwik

7

@Myforwik On użyje hubu!

— Ian Boyd,

12

Użyj koncentratora bezprzewodowego. Chciałbym zobaczyć, jak ktoś tworzy urządzenie USB, które może usmażyć płytę główną za pośrednictwem bezprzewodowego koncentratora USB ...

— BenjiWiebe
źródło

2

Czy chcesz wypróbować moją cewkę Tesli 10 kV w odległości kilku centymetrów?

— Elliott Frisch

11

Oczywiście, że chciałby to zobaczyć, kto by tego nie zrobił? :)

— Paul Becotte

1

@PaulBecotte Ubezpieczyciele z UL. ;)

— Elliott Frisch

1

@BenjiWiebe Po prostu pozwól mi najpierw przykleić do niego przewód USB ...

— Elliott Frisch

1

Cewka iskiernika z transformatorem neonu ; to był fajny weekendowy projekt.

— Elliott Frisch,

6

Korzystanie z koncentratora (z własnym zasilaniem) jest dobrym pomysłem. Możesz także użyć dodatkowej karty USB w komputerze zamiast wbudowanych portów USB systemu, co zapewni dodatkową ochronę.

— Jan
źródło

0

Jeśli urządzenie, które wykonujesz, działa z mocą portu USB, zrobi to prosty hub. Jeśli urządzenie korzysta z zewnętrznego źródła zasilania, należy zastosować izolację. Mówię o tym przez doświadczenie. Jeden z moich portów USB w moim Macbooku Pro jest smażony z powodu uziemienia z zewnętrznie zasilaną płytą arduino. Jeden z pozostałych anwsers ma dobre rozwiązanie dla taniej izolacji USB.

— Jelbert
źródło