Tôi nên thực hiện các biện pháp nào để bảo vệ các cổng USB của PC trong quá trình phát triển thiết bị USB?

118

Tôi sẽ bắt đầu phát triển thiết bị USB 1.1 bằng vi điều khiển PIC. Tôi sẽ giữ một trong các cổng USB của PC được kết nối với bảng mạch bánh mì trong quá trình này. Tôi không muốn phá hủy cổng USB máy tính của tôi bằng cách hiện tượng đoản mạch hoặc kết nối dòng dữ liệu với nhau hoặc một dòng điện vô tình. $\pm$

Làm thế nào tôi có thể bảo vệ các cổng USB? Cổng USB tiêu chuẩn có tích hợp bảo vệ ngắn mạch không? Tôi có nên kết nối điốt, điện trở, cầu chì bật / qua / qua một số chân không?

nhập mô tả hình ảnh ở đây

usb protection

— hkBattousai
nguồn

4

Sử dụng một cầu chì có thể đặt lại trên VCC sẽ là một khởi đầu tốt, giả sử bạn đã đánh giá chính xác. Tôi không thể nói về cách họ làm việc trên một dòng dữ liệu.

— Đa thức

1

Các dòng dữ liệu sẽ cần ít nhất một TVS, hoặc thậm chí tốt hơn, quang hóa.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Tôi nghĩ rằng các bo mạch chính hiện đại có phần khoan dung. Khi sửa đổi xung quanh với một AVR tôi vô tình kết nối GND với VCC và bên cạnh đó thiết bị bị ngắt kết nối bởi hệ thống (tức là các cửa sổ phát âm thanh "ngắt kết nối thiết bị") không có gì xảy ra cả. Có thể đáng chú ý rằng nó không có kết nối usb trực tiếp . VCC đã đi qua cáp ISP (lấy từ USB) và GND thông qua cáp nối tiếp USB =>.

— ThiefMaster

@ThiefMaster "phần nào" - Tôi vẫn không tin tưởng nó. Tôi đã sử dụng một bo mạch hoàn toàn mới (vô hiệu hóa một nửa các cổng USB) trong quá trình cắm vào đầu nối MicroUSB3 tiêu chuẩn - bằng cách nào đó đã vô tình rút ngắn một số chân. Điểm là, nó vẫn khá dễ dàng để thiệt hại.

— Bob

2

Đừng, trong mọi trường hợp, tin tưởng bo mạch chủ để bảo vệ bạn. Tôi quản lý để làm nổ bo mạch chủ, bàn phím, chuột và một vài thiết bị ngoại vi USB khác khi tôi đặt 24v trên đường ray 5V ....

— CurtisHx

83

Điều này là để mở rộng theo đề nghị của Leon để sử dụng một trung tâm.

Các trung tâm USB không phải là tất cả được tạo ra bằng nhau. Không chính thức, có một số "điểm":

Hub giá rẻ. Đây là những chi phí được tối ưu hóa đến mức chúng không tuân thủ thông số kỹ thuật USB nữa. Thông thường, các dòng + 5V của các cổng hạ lưu được nối trực tiếp với máy tính. Không có công tắc bảo vệ. Có thể là một polyfuse, nếu may mắn.
chỉnh sửa: Đây là một chủ đề trong đó OP đang phàn nàn rằng một bộ chia USB được thiết kế không đúng cách đang hỗ trợ cho PC của anh ta.
Trung tâm Decent. Dòng xuống + 5V được kết nối thông qua một công tắc có bảo vệ quá dòng. Bảo vệ ESD thường có mặt.
Các trung tâm công nghiệp. Thường có bảo vệ quá áp đáng nể dưới dạng TVS và cầu chì có thể đặt lại.
Các trung tâm bị cô lập. Có sự cách ly điện thực tế giữa cổng ngược và cổng hạ lưu. Xếp hạng cách ly có xu hướng từ 2kV đến 5kV. Các hub bị cô lập được sử dụng khi điện áp thực sự cao có thể đến từ một cổng hạ lưu (ví dụ: AC chính, máy khử rung tim, EMF trở lại từ một động cơ lớn). Các hub bị cô lập cũng được sử dụng để phá vỡ các vòng trên mặt đất trong điều kiện vanilla.

Sử dụng gì phụ thuộc vào loại mối đe dọa mà bạn mong đợi.

Nếu bạn quan tâm đến quần short giữa đường dây nguồn và dữ liệu, bạn có thể sử dụng một trung tâm tốt. Trong trường hợp xấu nhất, bộ điều khiển trung tâm sẽ bị hy sinh, nhưng nó sẽ lưu cổng trên máy tính xách tay.
Nếu bạn lo ngại rằng điện áp cao hơn + 5V có thể đến PC, bạn có thể củng cố trung tâm với bảo vệ quá áp bao gồm TVS & polyfuse. Tuy nhiên, tôi vẫn đang nói về điện áp tương đối thấp ở mức + 24V.
Nếu bạn quan tâm đến điện áp thực sự cao, hãy xem xét trung tâm cách ly, ống xả khí. Xem xét sử dụng một máy tính mà bạn có thể đủ khả năng để mất.

— Nick Alexeev
nguồn

Điều gì xảy ra nếu chúng ta quan tâm đến các thiết bị khác được kết nối với cùng một trung tâm? Một trung tâm công nghiệp sẽ đủ?

— dùng42875

1

@ user42875 Câu trả lời là: có thể, nó phụ thuộc vào một trung tâm cụ thể và vào mức độ đe dọa dự kiến của bạn. Bạn sẽ phải xem xét các thông số kỹ thuật của trung tâm công nghiệp cụ thể của bạn.

— Nick Alexeev

@NickAlexeev ok, nhưng làm thế nào để bạn cụ thể tạo ra sự khác biệt trên amazon giữa một trung tâm "giá rẻ" và "đàng hoàng"? Và tại sao không sử dụng bộ cách ly usb (chi phí rẻ nhất 10 đô la)

— JinSnow

34

Sử dụng một trung tâm. Chúng khá rẻ và cổng USB của bạn sẽ hoàn toàn an toàn cho dù thiết bị của bạn có hoạt động gì.

— Leon Heller
nguồn

12

Chà, không phải bất cứ điều gì ... những trung tâm đó chỉ được đánh giá cho một vài kV đáng bị cô lập;)

— Đa thức

4

Nếu hub là một thụ động, các chân nguồn sẽ được kết nối trực tiếp với các đường dây điện của PC, hay chúng vẫn cung cấp cách ly nguồn?

— alexan_e

3

@Guido Chuyện xấu. Giáo viên đó của bạn không biết anh ấy đang làm gì. Lightning có thể nhảy qua một trung tâm USB dân sự như không có doanh nghiệp. Bảo vệ chống sét đúng cách được thực hiện bằng cách chuyển phần lớn điện tích xuống đất (đất) thông qua các ống phóng khí (GDT) và kẹp điện tích còn lại với TVS Zeners.

— Nick Alexeev

19

Là một người làm việc này để kiếm sống, bất kỳ trung tâm trực tuyến giá rẻ nào cũng sẽ bảo vệ bạn 100% nếu bo mạch chủ của bạn cung cấp bảo vệ ngắn mạch hợp lý. Chúng tôi sử dụng chúng mọi lúc, ngay cả khi thực hiện thử nghiệm trên các bộ phận của chúng tôi (các vòi 15KV khá thú vị) và chưa bao giờ làm nổ tung hoặc lấy ra một cổng máy chủ.

Các đường dữ liệu từ một trung tâm giá rẻ chỉ đơn giản là không thể kết nối với PC - phải có một chip trung tâm ở giữa để phân tách thông tin liên lạc cho 4 hoặc 7 cổng mà trung tâm cung cấp. USB không phải là bus như Ethernet - kết nối nhiều cổng bằng dây đơn giản là không hoạt động vì quá nhiều tín hiệu dựa trên các mức DC. Chip trung tâm này sẽ cung cấp sự bảo vệ gần như hoàn hảo giữa thiết bị của bạn và cổng máy chủ trên các đường Dữ liệu.

Quyền lực là một vấn đề khác. Tôi có một bo mạch chủ hiện tại đã giới hạn cổng USB với cầu chì trên dòng USB 5V - không phải là một polyfuse có thể đặt lại mà là một cầu chì dây nóng chảy. Một cuộc phẫu thuật bo mạch chủ lớn ngắn ngoài ý muốn. Điện là khu vực có nhiều khả năng gây ra vấn đề nhất. Mua một trung tâm hỗ trợ tốt (giả sử, trị giá 25 đô la), sử dụng bộ chuyển đổi được cung cấp và bạn sẽ ổn.

Nếu bạn thực sự hoang tưởng, USB cho phép tối đa 4 hub giữa máy chủ và thiết bị. Mua 4 trung tâm hỗ trợ giá rẻ khác nhau, nối chúng và đi cho nó.

Chúc may mắn

— Frank Schwab
nguồn

6

Xếp chồng nhiều hub có một lợi thế khác. Trong những ngày đầu của USB, thật bất thường khi thấy các thiết bị sẽ không hoạt động tốt hoặc hoàn toàn nếu có nhiều hơn một trung tâm cách xa máy chủ. Kiểm tra thường xuyên với bốn nên loại bỏ rất nhiều giả định về độ trễ nhỏ. Đừng quên kiểm tra hoạt động chính xác với ít trung tâm hơn, một khi bạn tự tin về an toàn hoạt động.

— RBerteig

5

Là một người cũng kết nối phần cứng USB nguyên mẫu với PC, cũng cần lưu ý rằng phần mềm USB không ổn định có thể làm sập hệ điều hành máy chủ. Chúng tôi gặp sự cố với Windows khi tắt cổng USB (yêu cầu khởi động lại). Ngoài ra OSX đôi khi sẽ hoảng loạn hạt nhân do dữ liệu USB xấu.

— David Poole

13

Các thiết bị tương tự tạo ra một giải pháp hai chip cho vấn đề của bạn, nó cung cấp khả năng cách ly dữ liệu và năng lượng đầy đủ cho bus USB lên tới 12mbps, rất phù hợp với nhu cầu của bạn:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Nguồn -
Dữ liệu ADuM5000 - ADuM4160

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Có một số bộ dụng cụ đánh giá và bảng đột phá giúp sử dụng dễ dàng hơn cho những người không tiện dụng với bàn ủi hàn.

— Adam Davis
nguồn

4

Và làm thế nào để anh ta bảo vệ USB khi anh ta xây dựng nó và kiểm tra nó lần đầu tiên ;-)

— Myforwik

7

@Myforwik Anh ấy sẽ sử dụng một trung tâm!

— Ian Boyd

12

Sử dụng một trung tâm không dây. Tôi muốn thấy ai đó tạo ra một thiết bị USB có thể chiên bo mạch chủ thông qua trung tâm USB không dây ...

— BenjiWiebe
nguồn

2

Bạn có muốn thử cuộn dây Tesla 10 kV của tôi ở khoảng cách vài cm không?

— Elliott Frisch

11

Tất nhiên anh ấy muốn thấy điều đó, ai sẽ không? :)

— Paul Becotte

1

@PaulBecotte Các nhà bảo lãnh từ UL. ;)

— Elliott Frisch

1

@BenjiWiebe Chỉ cần cho tôi keo nóng một dây USB vào nó trước ...

— Elliott Frisch

1

Spark gap cuộn với một biến áp dấu neon ; đó là một dự án cuối tuần vui vẻ

— Elliott Frisch

6

Sử dụng một trung tâm (tự cấp nguồn) là một ý tưởng tốt. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng thẻ bổ trợ USB trong PC thay vì các cổng USB tích hợp trong hệ thống của bạn, điều này sẽ bảo vệ thêm.

— John
nguồn

0

Nếu thiết bị bạn đang thực hiện chạy hết sức mạnh của cổng usb, một hub đơn giản sẽ làm. Nếu thiết bị sử dụng nguồn điện bên ngoài, hãy sử dụng cách ly. Tôi nói về điều này bởi experiance. Một trong những cổng usb của macbook pro của tôi bị xáo trộn vì một nền tảng với bảng arduino được cung cấp năng lượng bên ngoài. Một trong những anwsers khác có một giải pháp tốt để cách ly usb chi phí thấp.

— Jelbert
nguồn