Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2011 №9

Ethernet-удлинитель для USB-устройств

Долгушин Сергей


Шина USB в настоящее время является одним из самых распространенных интерфейсов для связи различных устройств с ПК. Но у этого интерфейса есть существенное ограничение на длину кабеля — не более 5 м. Предлагаем познакомиться с новыми изделиями немецкой компании AK-Nord, которые представляют собой USB-Ethernet конвертеры или, по терминологии производителя, USB-серверы. Эти устройства можно рассматривать в качестве виртуального удлинителя, использующего локальную сеть для передачи USB-пакетов.

Задача реализации USB-удлинителя время от времени возникает у многих пользователей. Применение промежуточных USB-хабов не позволит осуществить доступ к устройству на расстоянии более 50 м, да и стоимость такого решения также не оправдывает цели.

Выходом из этого положения может быть использование сети Ethernet. Частным случаем решения такой задачи являются принт-серверы, обеспечивающие общий сетевой доступ к принтерам. Принцип работы такого устройства заключается в том, что оно эмулирует по сети USB-интерфейс и делает возможным доступ к принтеру с разных компьютеров. Но такие устройства обеспечивают подключение только одного класса устройств — принтеров.

По аналогии с принт-серверами могут быть реализованы универсальные USB-серверы для работы с различными классами USB-устройств. Такое решение предлагает компания AK-Nord (рис. 1). Это мезонинный модуль XT-PICO-USB (рис. 2) и реализованный на его базе 4-портовый сервер ComPoint-LAN-USB (рис. 3). На стороне компьютера специальная утилита “AK-USB-Server” обеспечивает подключение USB-устройства к ПК. Дальнейшая работа с USB-устройством осуществляется аналогично тому, как если бы устройство было подключено прямо к USB-порту данного компьютера.

Включение USB-сервера в сеть

Рис. 1. Включение USB-сервера в сеть


Модуль XT-PICO-USB

Рис. 2. Модуль XT-PICO-USB


ComPoint-LAN-USB

Рис. 3. ComPoint-LAN-USB

Модуль XT-PICO-USB — это базовое изделие, на основе которого построен готовый преобразователь ComPoint-LAN-USB. Модуль представляет собой мезонинную плату с габаритными размерами 32×22 мм. Два двухрядных штыревых разъема обеспечивают подключение модуля к Ethernet, USB и источнику питания. Для работы модуля необходимы два источника с напряжением 1,8 и 3,3 В. Потребление составляет по линии 1,8 В — 120 мА, а по линии 3,3 В — 110 мА.

Со стороны Ethernet модуль поддерживает полу- и полнодуплексные режимы 10/100 с возможностью автоопределения. Поддерживаются протоколы IP, TCP, UDP, ICMP, ARP, LPR, DHCP, BOOTP, HTML и HTTP. Для подключения к сети требуется только добавить стандартный разъем RJ-45 (со светодиодами или без), поскольку согласующий трансформатор установлен на модуле. Предусмотрена возможность питания модуля по линии Ethernet (PoE).

Со стороны USB к модулю могут быть подключены различные устройства USB 2.0 и USB 1.1. Пропускная способность — до 10 Мбит/с.

USB-сервер ComPoint-LAN-USB представляет собой функционально законченное решение, позволяющее подключить к сети Ethernet до четырех устройств одновременно. В основе прибора лежит модуль XT-PICO-USB, к выходу которого подключен 4-портовый хаб.

Конструктивно USB-сервер выполнен в металлическом корпусе с габаритными размерами 100×28×110 мм (Д×В×Ш). В конструкции корпуса предусмотрена возможность крепления прибора к вертикальной поверхности. Прибор рассчитан на эксплуатацию в закрытых помещениях с окружающей температурой от –10 до +70 °C. Устройства могут поставляться в трех вариантах исполнения: с питанием 5 В (CPLA-USB-NT), с питанием 34 В (CPLA-USB-34V) и с питанием от сети Ethernet (CPLA-USB-PoE).

Для работы с этими устройствами нужно установить на компьютеры специализированную утилиту — USB Server (рис. 4). Программа обеспечивает:

  • отображение всех подключенных к данному сегменту сети устройств XT-PICO или COMPOINT;
  • настройку и администрирование;
  • управление подключением USB-устройств.
Приложение USB Server

Рис. 4. Приложение USB Server

Подключенное к серверу USB-устройство может находиться в трех состояниях: свободно для доступа, занято другим пользователем или подключено. На рис. 4 можно видеть подключенный к серверу USB флэш-диск в свободном состоянии. Этот диск можно подключить к ПК нажатием кнопки Connect Device. На рис. 5 этот диск уже подключен к компьютеру и имеет статус Locally connected. На остальных ПК этой сети такое устройство будет иметь статус Remote occupied, то есть доступ к нему будет запрещен, пока текущий пользователь его не освободит.

Подключенные через USB-сервер устройства

Рис. 5. Подключенные через USB-сервер устройства

После того как USB-устройство было подключено к компьютеру, работа с ним осуществляется аналогично тому, как если бы оно было подключено к USB-порту данного компьютера. После нажатия кнопки Connect Device Windows обнаружит новое устройство, если драйвер этого устройства ранее не был установлен, или загрузит уже установленный драйвер. На рис. 5 показано окно диспетчера устройств Windows, где в стандартном виде отображены все три устройства, подключенные к ПК по сети с помощью сервера компании AK-Nord. А на рис. 6 — окно среды разработки Vinculum II IDE с подключенным отладочным модулем VNC II Debugger module.

Работа с USB-устройством в приложении

Рис. 6. Работа с USB-устройством в приложении

В настоящее время программное обеспечение USB-сервера поддерживают следующие ОС: Windows 7 (32/64), Windows Vista (32/64) и Windows XP (32/64). По умолчанию в заводских сетевых настройках сервера включен режим автоматического назначения IP-адреса. При необходимости может быть назначен фиксированный адрес.

Альтернативный вариант — это устройство, которое можно самостоятельно реализовать на базе микросхем FTDI (хост-контроллер USB Vinculum II) и Wiznet (Ethernet-мосты W5100, W5200 и W5300). Такое решение обойдется дешевле готового преобразователя AK-Nord (не учитывая затрат на разработку), и ПО может быть разработано под большее количество ОС. Главными минусами здесь будут следующие ограничения:

  • Число поддерживаемых классов USB-устройств будет определяться производителем хост-контроллера USB, то есть количеством разработанных для этой микросхемы драйверов.
  • Такое устройство будет работать только со специализированным софтом.
  • Время на разработку и тестирование.

Подводя итог, можно утверждать, что USB-сервер компании AK-Nord прост и удобен в эксплуатации и не требует времени на освоение. Его недостатками являются небольшая скорость передачи и ограниченное количество поддерживаемых ОС. Однако его смело можно рекомендовать для использования в качестве USB-удлинителя или для обеспечения сетевого доступа к общим ресурсам, например принтерам или USB-накопителям.

Литература

  1. XT-PICO-USB. Design guide.
  2. AK-USB-Device Server. Manual.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке