Angenommen, ich habe ein USB 3.0-Gerät, das mit einem USB 3.0-Kabel an einen USB 3.0-Anschluss mit den richtigen Treibern auf einem Windows 7-Computer angeschlossen ist. Bandbreite und Leistung entsprechen den Erwartungen für USB 3.0.
Jetzt ersetze ich dieses Kabel durch ein "USB 3.0 Kabel" von fragwürdiger Qualität. Ich erhalte die gefürchtete Warnung "Dieses Gerät kann schneller arbeiten" von Windows (und füge hinzu, dass ich es an einen USB 3.0-Anschluss anschließen sollte) und die Leistung des Geräts sinkt auf USB 2.0-Level. Nach meinem Verständnis können einige Ports / Treiber wieder in den USB 2.0-Modus wechseln, um abwärtskompatibel zu sein. Das scheint also das zu sein, was hier passiert.
Was sind die Gründe, warum der Port auf USB 2.0 zurückgesetzt wird, um das spezifische Problem mit dem Kabel zu diagnostizieren?
Die Bandbreite kennt keine Grenzen? Ein elektrischer Test? Rein bis zum fahrer?
Als Referenz habe ich es mit einem Remote-USB 3.0-Anschluss getestet, der speziell nicht auf USB 2.0 zurückgesetzt werden kann, und das Gerät war nicht funktionsfähig.
Antworten:
Wenn Sie sich die USB 3.0-Pinbelegung ansehen , werden Sie feststellen , dass sich die USB 2.0-Leitungen von den USB 3.0-Leitungen unterscheiden. Wenn also die USB 3.0-Leitungen unterbrochen sind oder ihre Qualität so schlecht ist, dass die Datenübertragung nicht erfolgreich ist, bieten nur die USB 2.0-Leitungen eine funktionierende Kommunikation, und es wird für beide Seiten der Fall sein, dass sie nur mit einem anderen USB 2.0-Gerät verbunden sind.
Bei einem Remote-Port, der keine USB 2.0-Leitungen besitzt, funktionieren die USB 3.0-Leitungen nicht und sind daher nicht funktionsfähig.
Diagnose: Einige der USB 3.0-Leitungen oder -Kontakte sind defekt, verbogen oder von so schlechter Qualität, dass sie die Signale nicht richtig übertragen können.
Dies ist ein reines Hardwareproblem. Es hat nichts mit dem Fahrer zu tun. Es hat auch nichts mit dem Betriebssystem zu tun.
Werfen Sie das schlechte Kabel weg und holen Sie sich ein neues von unbestreitbarer Qualität. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie die fehlerhaften Leitungen reparieren können (denken Sie daran, es handelt sich um eine Hochfrequenzsignalisierung).
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Wenn Sie sich den USB 3.0-Anschluss ansehen oder besser die Verbindungsparameter messen, werden Sie keinen großen Unterschied feststellen. In beiden Fällen weist die differentielle Impedanz, obwohl sie für 90 Ohm ausgelegt ist, eine gewisse Diskontinuität auf, die auch davon abhängt, wie Sie den Gegenstecker biegen. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass die USB 3.0-Frequenz 10-mal höher ist als die von USB2, wodurch die Signalqualität für alle Unregelmäßigkeiten anfälliger wird.
Kurz gesagt, ein USB 3.0-Anschluss kann aufgrund der fraglichen Kabelqualität nicht gestartet werden.
Einer der fragwürdigsten Teile des USB-Kabels befindet sich im Kabelüberzug. USB-Kabel sind nicht für eine gut kontrollierte, automatisierte Konfektionierung ausgelegt. Sie erfordern manuelle Arbeit, um getrennte Adern des Bulk-Kabels auf die Anschlüsse des Steckers zu löten. Die Zuleitungen können gebogen und breit werden, die Größe der Lötflecken kann sich nachts unterscheiden usw. Dies führt zu einer Inhomogenität der Übertragungsleitung. Dies tritt zusätzlich zu den Steckverbindermängeln auf. Als Ergebnis streuen Bitmuster von USB 3.0-Signalen über diese "Unebenheiten" und "Einbrüche", stören, reflektieren zurück und machen das Signalauge hässlich und kaum dekodierbar.
Die Spuren zwischen dem USB-Anschluss und dem Host-Chip sind ebenfalls nicht perfekt, und der gelötete Anschluss ist fast immer eine "Beule" im Kanal. Je länger die Kabel sind, desto stärker werden die hohen Frequenzen gedämpft, sodass das Signal an Kantenschärfe und Amplitudenabfällen verliert. Insgesamt bildet dies einen "verlustbehafteten Kommunikationskanal" in voller Ähnlichkeit zur HF-Kommunikation. In einigen Fällen können die Impedanzfehler an den Verbindungspunkten einen Antiresonanzzustand bilden, was zu einem erheblichen Verlust der Signalamplitude führt. Ein Kabel, das Zoll länger oder Zoll kürzer ist, funktioniert jedoch möglicherweise fast einwandfrei.
Um die "Kanal" -Eigenschaften zu korrigieren, haben USB 3.0-Signale eine "Vorverstärkung" auf der Sendeseite und ein abstimmbares Ausgleichsfilter auf der Empfängerseite.
Damit der Kanal funktioniert, verwendet USB 3 "Link-Training", indem 65536 spezielle Trainingspakete gesendet werden. Der Empfänger wählt die besten Filterparameter basierend auf der minimalen Fehlerstufe aus. Wenn der Kanal zu viele Reflexionen aufweist oder zu gedämpft ist, schlägt das Training fehl und der USB3-Anschluss wird deaktiviert.
Das andere Szenario wäre, wenn das Verbindungstraining bestanden und die Verbindung in den aktiven "U0" -Modus geschaltet wird, das USB-Protokoll möglicherweise zu viele Fehler aufweist und Transaktionen nicht abgeschlossen werden können. In diesem Fall versucht der Host, die Verbindung zurückzusetzen und neu zu trainieren, aber die Ergebnisse sind wahrscheinlich gleich. Nach mehreren Versuchen deaktiviert der Host-Treiber den USB3-Teil.
Sobald die USB3-Verbindung fehlschlägt, kann das USB-Gerät das USB 2.0-Verbindungsprotokoll aktivieren (oder auch nicht).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es mit speziellen Softwarepaketen fast unmöglich ist, kabelspezifische Probleme zu "diagnostizieren", ohne die Signalqualität mit speziellen Testgeräten und Scopes mit relativ hoher Bandbreite (8-12 GHz) und TDR-Instrumenten zu messen. Am besten arbeiten Sie mit allen drei Komponenten der Verbindung (Host-Kabel-Gerät), die USB-IF-zertifiziert sind.
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Im Gegensatz zur Geschwindigkeitserkennung von USB2.0-Geräten, bei denen die Unterscheidung zwischen niedriger und voller Geschwindigkeit durch Ziehen von D- oder D + -Leitungen auf 3,3 V erfolgt, führt USB 3.0 die Link Training- und Status State Machine (LTSSM) ein, die kontinuierlich die Übertragungsqualität von überwacht die USB-Datenleitungen. Eine einfache elektrische Kontinuität auf USB3.0 reicht daher nicht aus, um eine USB3.0-Verbindung herzustellen : Das Übertragungsmedium (Stecker und Kabel) sollte bestimmte Eigenschaften wie Signaldämpfung, Unterdrückung von Reflexionen und Verzögerung berücksichtigen .
Wenn LTSSM feststellt, dass die USB 3.0-Verbindung nicht wiederherstellbar ist, wird dauerhaft auf USB 2.0 zurückgegriffen. Die einzige Möglichkeit, SuperSpeed erneut zu versuchen, besteht darin, das Gerät zu trennen und erneut anzuschließen.
Technisch gesehen wird LTSSM von der USB-Hardware implementiert, sodass das Verhalten nicht dem Treiber überlassen bleibt, sondern in der USB3.0-Spezifikation definiert ist.
Wenn Ihr Kabel gerollt / gebogen ist, versuchen Sie es aus praktischen Gründen abzuwickeln oder abzuknicken. Dies kann die elektrischen Eigenschaften des Kabels verbessern und dazu beitragen, dass die Steckverbinder die richtigen Positionen in den Buchsen einnehmen.
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