header

 

 

Zajímavá diskuzní fóra:

OBVYKLÉ VAROVÁNÍ:

Tato stránka slouží pouze jako
návod, nikoli dogma.
Pokud něčemu nerozumíte,
tak to nedělejte! Nemohu nést odpovědnost za vaše nevydařené pokusy!

 

 

 

 

 

 

USB Host - stavba a oživení


iPAQ 214 - USB HostUSB Host (ve zjednodušené podobě lze najít i jiné označení, např. USB OTG apod.) je pro majitele PDA velmi zajímavá věc. Umožňuje totiž připojit jiná externí zařízení, vybavená také USB konektorem (ale jiného typu) a řídit ho. Pokud PDA nemá rozhraní USB Host (OTG), nelze k němu nic připojovat a dá se používat pouze jako řízené, nikoli řídící zařízení. Hlavně proto je USB Host na PDA velmi žádaný a přirozeně zvyšuje užitnou cenu PDA.

Odkaz pro ty, co neví, o co jde: Úvod do USB - OTG

Na toto rozhraní máte možnost přpojit v současnosti např. externí klávesnici, myš, čtečku karet, externí HDD nebo RS232 převodníky. (Je však třeba připomenout, že ne všechno bude okamžitě fungovat - limitující jsou parametry USB rozhraní, např. maximální proud). Dalším omezením je například to, že Windows Mobile 6 nepodporuje NTFS formátování disků a pro HDD s velkou kapacitou je používání FAT32 problematické. Problémy mohou způsobovat i chybějící ovladače exotických zařízení. (Kde je lze sehnat - viz níže).

Jak tedy na USB Host u iPAQ 214? Není to úplně triviální postup, ale pro alespoň trochu zručného technika to nemůže být velký problém. Elektricky je zapojení skoro až trapně jednoduché, o to horší je však mechanická úprava konektoru, proto nabízím i variantu s koupením kabelu pro ty, kteří nemají technické možnosti.

 

Kabel USB Host pro iPAQ 214 lze i koupit

HP iPAQ 214 Series Enhanced Sync/Charge CableZačneme tím jednodušším postupem - kabel USB Host pro iPAQ 214 lze i zakoupit. Poznáte ho na první pohled tak, že kromě obvyklé USB koncovky typu "sameček" má i vývod s USB "samička". Zkuste se poptat třeba tady, tady nebo tady. (Za hranicemi všedních dnů se dá nalézt tady). Kabel se v originále jmenuje strašně složitě - "HP iPAQ 214 Series Enhanced Sync/Charge Cable" (katal. číslo výrobce FB112AA). Podle toho, kde ho dostanete, si připravte něco mezi 6 až 9 stovkami korun českých, za hranicemi cca 50 - 60 dolarů. (Stav září 2009).

Tento kabel vlastně vytváří technicky "all in one" - umožní připojení jak USB Klient (pro synchronizaci s PC), USB Host (pro připojení přídavných zařízení) a zachován zůstal i vstup pro napájecí konektor +5V z adaptéru.

Pro netechniky připomínám, že maximum proudu z USB Host konektoru je 100mA, u "inteligentních" zařízení (viz níže) až 500mA - ale to je naprosté maximum. Zapomeňte na to, že budete bez zvláštního zdroje připojovat externí 2.5" HDD a podobná zařízení. Naopak pro čtečky karet typu "64 in1" naprosto vynikající. Pokud potřebujete větší proudy, je řešením napojit na konektor USB Host nejdříve tzv. USB hub (rozbočovač), který musí být ovšem s možností přídavného napájení. Na něj pak můžete připojovat i ty HDD. Toto řešení jsem uplatnil i u svého návrhu zapojení, který najdete o něco níže.

Druhým řešením je připojení speciální CF karty SolarExpress, která umí realizovat USB Host také. (Nezkoušel jsem).

 

Amatérská stavba kabelu USB Host pro iPAQ 214

Pro ty, co si ho chtějí postavit, nejdříve pár poznámek k samotné Universal Serial Bus (USB) a jejím možnostem.

Jaká jsou základní pravidla provozu USB?

Rayerova realizace USB Host

Hotový USB Host v provedení Čecha Rayera (odkaz)

Použit samostatný napájecí konektor, který se dodává s PDA. Po rozdělání do něj připojil kabel USB klient (napravo od středního napájecího), USB Host (vlevo) - na něj má připojenou čtečku karet (větší velikost obrázku)

 

V celém zařízení (zde PDA) se vykytuje pouze jeden tzv. hostitel (Host). Přes tuto komponentu přistupuje operační systém k jednotlivým zařízením připojeným k této sběrnici. Zařízením, která se k hostiteli připojují, říkáme obvykle klienti.(Function nebo Device). Tato zařízení, která se k dané sběrnici připojují a poskytují tak systému (hostiteli) nějaké své prostředky a zároveň jsou chápána jako zařízení, které neposkytuje konkrétní služby, ale pouze rozšiřuje služby sběrnice (např. rozbočovače). Všechna tato zařízení musí být schopna komunikovat po sběrnici USB podle pravidel, která určuje norma (přenos dat, konfigurace apod.). Veškerá komunikace se odehrává přes kořenový rozbočovač, komunikace mezi zařízeními není možná. Každý hostitelský počítač, ke kterému chceme připojit nějaké USB zařízení, musí obsahovat USB hostitele (řadič USB). Přípojným místem USB hostitele je kořenový rozbočovač (RootHub). Ke každému rozbočovači můžeme připojit konkrétní zařízení (Function) nebo další rozbočovač (Device). Připojováním dalších rozbočovačů získáme další přípojná místa (USB Porty).

Celá tato naše stavba na PDA může mít pro propojení až 127 jednotlivých částí, zapojených až do 7 úrovní za sebou, s výjimkou rozbočovače a kombinovaného zařízení, které musí být maximálně v 6. úrovni.

Z hlediska napájení se rozlišuje se mezi zařízeními s vlastním napájecím zdrojem a zařízeními, která jsou napájena přes sběrnici USB. V mnoha případech je možno volit oba způsoby. Zařízení pak má například konektor pro napájecí zdroj, který je možno volitelně propojit s externím napájecím zdrojem. Podle specifikace USB je proudový odběr ze sběrnice automaticky omezen. Je-li tudíž odebírán větší proud než přípustný, napájení by mělo být od zátěže odpojeno. Připojeným zařízením USB zároveň poskytuje i stejnosměrné napájecí napětí +5 V/max. 500mA. Připojené zařízení tak může po sběrnici odebírat proud až 100 mA, v případě potřeby může zařízení požádat o větší proud, maximálně však o 500 mA.(všechna zařízení dohromady). U osobních počítačů občas bývají napájecí vodiče sběrnice vyvedeny přímo ze zdroje počítače a USB zařízení připojené k počítači tak může odebírat i mnohem vyšší proud. Tohoto triku zneužívají například některé externí USB pevné disky, jejichž odběr je vyšší než požadovaných 500 mA a které po připojení k jinému počítači nemusí fungovat.

Takže - na co se musíme připravit?

USB host kabelek

USB Host v provedení Rusů z Aurora webu
(převzato z polského webu)

Výstupy klient i host jsou na maximálně krátkých přívodech,
což je asi nejlepší.

(Poznámka - nejvíce se mi líbí, jak si anglosasové překládají
Google Translátorem jiné ruské "bastlířské" stránky a diví se
tam nalezenému pojmu "people with curved hands..."

 

Jestliže je hostitel zapojen podle normy, musíme očekávat při správné činnosti proud pro spotřebič max. 100 mA, což je vhodné maximálně tak pro flash paměťové karty apod. Jestliže se budeme snažit připojovat do USB zařízení s větší spotřebou, musí být vybaveno určitou inteligencí (elektronikou), které si o větší proud (max. 500 mA) hostiteli "řekne". Jestliže vyšší inteligenci nemá a o zvýšený proud si říci neumí, dostane max. oněch 100 mA. Problémem v připojování do USB jsou spotřebiče s větším příkonem, např. přenosné 2.5" HDD. Jejich spotřeba je mnohdy větší, než udávaných 500 mA, proto se musí postupovat jiným způsobem. Buď použít nízkospotřebový HDD (2.5" z tzv. "zelené" řady) nebo menší 1.8" HDD. Připomínám jenom, že proud 500 mA platí vždy pro jeden kořenový rozbočovač (RootHub), což v našem případě bude číslo konečné. I když si přes rozbočovač (USB hub) připojíte více zařízení na původně jeden kabel do PDA, součet jejich odebíraných proudů může být max. 500 mA! Jestliže tedy uvažujete už teď o budoucím připojovaní přenosných HDD k PDA iPAQ214, rezervujte si peníze na nákup tzv. napájeného USB hubu. Ten má vyveden napájecí konektor (obvykle +5 V), do něhož připojíte dodávaný adaptér 230V/+5V, proud alespoň 1A. Znamená to však, že v terénu, kde není síťová zásuvka, nebudete moci tento HDD používat. Velmi se tedy přimlouvám za pečlivý výběr HDD z hlediska spotřeby. Raději pomalejší, ale s menší spotřebou nebo 1.8" disky. (Jaký přenosný disk na cestách disk používám já). Navíc je třeba počítat s tím, že systém WM6 na iPAQu214, neumí pracovat s formátem NTFS, obvykle používaném u HDD! Stejně jako u paměťových karet je potřeba i HDD mít naformátované pomocí FAT32! (Tzn. maximální velikost jednoho souboru cca 4 GB). Protože běžné Microsoftí pomůcky vám disky s větší kapacitou>32GB nedovolí ve FAT32 naformátovat, poohlédněte se po jiných programech. (Například SwissKnife nebo HP USB Disk Storage Format Tool. Já osobně pracuji s tím druhým, je naprosto spolehlivý, formátuji s ním svoji Toshibu 120GB - ukázka ovládání zde).

USB Host M. A. Svaričeskij

USB Host Michaila Alexandroviče Svaryčevského
(odkaz) (větší zobrazení)

Naprosto nejjednodušší varianta, vhodná pro experimenty. Do PDA je zasunut "holý" konektor - tak vypadá, když "odstrojíte" napájecí konektor, takže si můžete učinit představu, jaké miniaturní piny budete pájet...

Tento šikovný mládenec má i zdokumentovaný postup:

 

Zapojení a praktická realizace USB Host na iPAQ214

 

Rozhraní USB Host je v PDA ipAQ214 zapojeno, ale v běžně dodávané kabeláži nevyvedeno, což je praxe výrobních firem už několik let. Neznalý uživatel je pak nucen zakoupit další předražený kabel, který vývod USB Host má.

Protože vývod USB Host je na sběrnici obsažen, ale nevyveden, budou jediné součástky, potřebné ke stavbě, konektory a kablíky. Jestliže jste v počítačové branži sběhlí, můžete tento odstavec přeskočit a jít hned na zapojení konektoru.

Všechny typy kabelů jsou v ČR běžně dosažitelené a u nich problém nebude. Ten však zjistíte, když budete pátrat, odkud vlastně vyvést signály USB Host.

iPAQ 214 má v dolní části 2 typy konektorů:

vlevo 24pinový typ Hirose

vpravo 5pinový typ miniUSB

MiniUSB konektor je však klasický klient - umožní pouze připojení k hostiteli. Hirose konektor je potom používán - kromě jiného - pro vyvedení signálů USB Hostu a napájení. (Přes miniUSB by mělo totiž jít opět jen 500 mA, což je pro vybitou baterku málo - ta si řekne z počátku napájení i o 1A, takže rychlonabíječky a kolébky musí být připojeny přes tento konektor a ne přes miniUSB).

 

Já už jsem se s Hirose konektory potkal u předešlého PDA, pro neznalé je číslování vývodů 24 pinového konektoru zde. Už z rozměrů vidíte, že na pájení tenkých vodičů budou potřeba zkušenosti a nejlépe mikropájka s tenkým hrotem.V českých obchodech se tento typ konektoru špatně shání.

O něco jednodušší variantu řešení nabízí uživatel Rayer na svých stránkách. Předpokládá (správně), že uživatel dostává při prodeji iPAQ 214 ve skutečnosti 2 tyto konektory - jeden pro připojení na síťovou nabíječku, druhý na klientském kabelu. A právě tento kabel použi Rayer pro úpravu-přidání konektoru USB Host.

Pokud přece jenom chcete kupovat originální kabely a konektory, zde je jejich přehled.

Typy USB konektorůNorma USB používá různé typy konektorů - zleva doprava to jsou:

  • micro USB
  • mini USB
  • typ B
  • samička typ A
  • sameček typ A,

My budeme potřebovat první dva zprava - sameček pro připojení klientů, samička pro hostitele.

A můžeme pájet.

 

K tomu však potřebujete znát konkrétní význam každého pinu na 24vývodovém konektoru. Zajímají nás hlavně ty zeleně zvýrazněné.

Zde jsou:

pin signál popis
1 ADP_IN napájení z adaptéru 5 V DC / 2 A
2 ADP_IN  
3 ADP_IN  
4 ADP_IN  
5 VBUS_FS USB 2.0 host +5 V napájení (výstup z PDA, pro napájení spotřebiče)
6 D+HHS USB 2.0 host D+
7 D-HHS USB 2.0 host D-
8 GND zem (System Ground)
9 D+OTG USB 2.0 On The Go (client) D+
10 D-OTG USB 2.0 On The Go (client) D-
11 VBUS_OTG USB 2.0 On The Go (client) 5 V napájení (vstup)
12 ID_OTG ?
13 GND zem (System Ground)
14 ID_READ Accessory Identification – Connect GPI to ID_READ and GPO to ID_POWER.
15 ID_POWER GPI -> ID_READ, GPO -> ID_POWER
16 AGND Audio Head Set Connection
17 HSET_LOUT HeadSet audio výstup (levý kanál)
18 HSET_ROUT HeadSet audio výstup (pravý kanál)
19 HSET_MICIN HeadSet audio vstup z mikrofonu
20 GND zem (System Ground)
21 RSVD1 (nezapojeno) rezerva 1 pro budoucí použití
22 RSVD2 (nezapojeno) rezerva 2 pro budoucí použití
23 RSVD3 (nezapojeno) rezerva 3 pro budoucí použití
24 GND zem (System Ground)
Stínění   připojit na zem (System Ground)


pin barva signál
1 červená +5 V
2 bílá D-
3 zelená D+
4 černá GND
 

Připojená zařízení sama určují, jestli komunikují podle pomalejší normy USB1 (12 Mbit/s) nebo rychlejší USB2 (480 Mbit/s). Protože připojovací konnektor je stejný, odlišují se uvnitř, připojením odporu 150 Ohmů buď na D+ (USB2) nebo D-(USB1). Tím oznamuje zařízení hostiteli rychlost vzájemné komunikace.

Norma USB-OTG určuje pro připojení celkem 5 bodů - pátým vývodem (ID_OTG, v tabulce č. 12) by mělo probíhat určení funkcí - hostitel má tento vývod uzemněný, periferie jako plovoucí. Slouží tedy pro změnu postavení, pokud ji nezapojíte, bude to fungovat taky.

 

Kam se podívat po ovladačích pro připojovaný HW na WM 6?

Bohužel to HW připojením ještě nekončí. Kromě FLASH disků, které se pomocí Mass Storage hlásí v systému jako harddisky a zvláštní ovladače nepotřebují, existuje HW, který je potřebovat bude. Musíte si uvědomit, že děláte něco, co v sytému WM6 nemá standardní podporu, takže ani ovladače. Například i USB myš se automaticky a rychle připojí, ale neuvidíte pravděpodobně její kurzor (šipku). Právě na to jsou potřeba ovladače. Pevné disky budou asi potřebovat naformátovat pomocí FAT32, na což je potřeba zvláštní formátovací program, zmíněný výše.

Diskuzní fóra a weby, věnující se stavbě USB Host na iPAQ214

USB Host na YouTube

Jaký připojený HW jsem vyzkoušel já sám?

  • Flash disky (kapacity od 512 MB až po 8GB, většinou no name) - bez problémů (ale jen FAT32, nikoli NTFS)
  • PC klávesnice Microsoft (Comfort Curve Keyboard 2000) - bez problémů
  • externí HDD:
    • 1.8" Toshiba 120 GB - s přídavným zdrojem +5V bez problémů (FAT32)
    • 2.5" 80 GB - s přídavným zdrojem +5V bez problémů (FAT32)
    • Databanka Vosonic 2160 s baterií a 80 GB HDD - s přídavným zdrojem +5V bez problémů (FAT32)

Rychlost přenosu jsem zkoušel jenom orientačně - v žádném případě jsem se nedostal nad rychlost velmi pomalé USB 1.1..

Užitnou hodnotu iPAQ 214 s USB Host pro mě osobně nejvíce zvedá možnost jednoduchého připojení čtečky flash karet, popř. HDD. Mohu tak i v terénu poměrně jednoduše zálohovat fotografie a videa z fotoaparátu Canon nebo si operativně změnit (nahradit) mapové soubory v PDA. (Nejčastěji v programu OziExplorerCE, který používá rastrové mapy a má tudíž největší počet souborů). Použití velké klávesnice a myši při domácím použití také není marné.

 

Jak vypadá moje konstrukce USB Host?

Nejdřív jsem zamýšlel postavit maximalistickou konstrukci s celkem 3 kabely (klient a 2x USB Host s velkým a mini konektorem). Teprve postavením prototypu jsem si ujasnil, že to není možné a ani nutné. Všechny přídavné přístroje jdou jednoduše připojovat přes USB hub, takže jsem pouze pomocí miniUSB připojil tento rozbočovač. V případě většího proudu do něj navíc připojím zdroj +5V/1A.

iPAQ214 - USB Host - moje konstrukce
(zde klikněte pro větší zvětšení)

24pinový konektor s rozhraním USB Host je připojen do PDA. Na propojovacím kablíku s koncovkou miniUSB je připojen USB hub AXAGO. Ten je po připojení okamžitě nalezen a chová se jako transparentní zařízení.

Na vzdálenější straně rozbočovače je připojen flash disk 512 MB, vedle něj univerzální čtečka karet Apacer s kartou SDHC 4 GB, na protější straně další čtečka bez vložené karty. Všechna zařízení - HDD i flash karty a USB klíčenky se v pDA hlásí jako Harddisky s určitým pořadovým číslem.

 

 

 


Link: Toulky, wendabr, ailcik, navigace, USB Host, USB klient, USB client, function, USB hub, SDHC, CF, Compact flash, čtečka karet, fotoaparát Canon SX-1, OziExplorerCE, přídavné ovladače HW, pinout, zapojení vývodů, USB-OTG, popis normy USB, kontakty

(c) srpen - září 2008 TOULKY team - Brno Medlánky