Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kabel und Stecker für USB 2.0 Board to Board


von Peter M. (pm4812)


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Ich habe einen PCB mit einem STM32 drauf. Der STM32 kann USB 2.0 Full 
Speed (12 MBit) und der wird auch genutzt.

Aus praktischen Gründen möchte ich das Board nicht direkt an der 
Gehäuse-Innenseite montieren damit man den USB direkt auf dem PCB 
einstecken könnte, sondern ich möchte das machen, was in handelsüblichen 
PCs (vermutlich) milliardenfach verbaut ist und vom PCB über ein Kabel 
bis zur Fontblende gehen, und dort auf einen USB Stecker führen.

Die Dinger kann man ja für ein paar Cent bei ebay kaufen (siehe bild), 
und offensichtlich sind die Stecker schon mal ziemlich egal, es 
funktioniert trozdem. Diese Blenden will ich allerdings nicht verwenden, 
da ich einen kleinen "Connector" PCB an der Frontblende haben will, wo 
auch noch Stecker für RS485 und ein paar Digital IOs drauf sind.

Im einfachsten Fall könnte ich also Reichelt PSS Stecker und Lapp 
Unitronic 2x2x0.25mm² (4 Adern, jeweils 2 verdrillt) verwenden? Oder 
gibt es da ggf. spezielles Kabel, das die 90 Ohm differentiell 
sicherstellt? Auf das "connector Board" wollte ich ggf. noch einen 
TUSB212 setzen, dann kann mMn gar nichts mehr schiefgehen. Ich hatte 
schon überegt dafür einfach CAT6 Ethernet Patchkabel zu verwenden, das 
hat eine Impedanz von 100 Ohm. Das ist zwar etwas über den 90 Ohm, aber 
man könnt es zumindest mal probieren.

Hat damit jemand Erfahrung? Wäre nett, wenn er sie mit mir teilen 
könnte.
Im Zweifel kann ich zwar immer noch einen Mini-USB-Stecker auf dem 
"Mainboard" und einen Mini-USB-Stecker auf dem "Connector Board" 
platzieren und die beiden über ein Standard-USB-Kabel verbinden, aber 
dann muss ich mich wieder drum kümmern, wie ich das "übrige Kabel" in 
der Kiste verpacke. Ein (selbst konfektioniertes) Kabel in der richtigen 
Länge wär schon schön. Richtige Länge bedeutet in dem Fall: 
typischerweise < 50 cm, ggf. eventuell auch <80cm.

Oder Kurz gefragt: Siehe Bild! was verwenden die für Kabel? Und wo kann 
man es kaufen?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Peter M. schrieb:
> USB 2.0 Full Speed (12 MBit)

Das ist Pillepalle. Habe ich schon auf (breitem, also mehr als die 
üblichen 1,27 mm Raster) "Hosenträger" mehrfach geknickt zwischen 
Fenster und Rahmen durch gequetscht, um außerhalb einen Funkmodul 
unterzubringen.

Wirklich kritisch wird es erst ab Highspeed (480 Mbit/s).

Full speed wird übrigens üblicherweise als USB 1.1 bezeichnet, da mit 
2.0 Highspeed eingeführt worden ist.

von Adam P. (adamap)


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Hey Peter,

ich weiß jetzt nicht ob du das für nur 1 Projektaufbau benötigst oder 
mehrere davon bauen möchtest.

1.
Das einfachste für einen einmal Aufbau:
Du zerlegst so eine Frontblende und befestigt die Buchse bei dir wieder 
mit 2 Schrauben und verwendest das vorhandene Kabel.
Falls die Länge nicht deiner Anforderung entspricht, würde ich ein 
ausrangiertes 1m USB Kabel von Buchse und Stecker befreien und das 
anlöten.
(sprich: Umbauen).

2.
So eine Buchse für Frontblende kaufen:
https://www.reichelt.de/usb-2-0-typ-a-buchse-fis-usb-2-a-180-p304023.html?&trstct=pol_0&nbc=1

Dazu Kabel:
https://www.reichelt.de/datenkabel-usb-2-0-25-m-usb2-dk-25m-p109599.html?&trstct=pol_1&nbc=1
(Oder halt nicht benötigte USB Kabel verwenden)

Das schick verbauen, Schrumpfschlauch, an der anderen Seite ein Stecker 
für deine Pin-Header (oder Buchse) auf der PCB.

Diese 4 Adrigen, geschirmten Kabel, funktionieren meiner Erfahrung nach 
recht gut bei 12Mbit und max. Länge von 3m.

von Peter M. (pm4812)


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Jörg W. schrieb:
> Peter M. schrieb:
>> USB 2.0 Full Speed (12 MBit)
>
> Das ist Pillepalle. Habe ich schon auf (breitem, also mehr als die
> üblichen 1,27 mm Raster) "Hosenträger" mehrfach geknickt zwischen
> Fenster und Rahmen durch gequetscht, um außerhalb einen Funkmodul
> unterzubringen.
>
> Wirklich kritisch wird es erst ab Highspeed (480 Mbit/s).
>
> Full speed wird übrigens üblicherweise als USB 1.1 bezeichnet, da mit
> 2.0 Highspeed eingeführt worden ist.

danke, das ist schon mal ein wertvoller Hinweis.
Ich hab nicht viel Ahnung von USB, ich nutz den auf dem STM32 auch nur 
als Virtuellen COM-Port, bin nicht wirklich daran interessiert mich in 
das Thema einzuarbeiten (hab andere Baustellen), aber es soll halt 
funktionieren.


Adam P. schrieb:
> ich weiß jetzt nicht ob du das für nur 1 Projektaufbau benötigst oder
> mehrere davon bauen möchtest.
>
ich auch noch nicht. Ich hoffe ich bau es öfter und kann es ggf. sogar 
mal verkaufen ;)

Adam P. schrieb:
> Dazu Kabel:
> 
https://www.reichelt.de/datenkabel-usb-2-0-25-m-usb2-dk-25m-p109599.html?&trstct=pol_1&nbc=1
> (Oder halt nicht benötigte USB Kabel verwenden)
Der Tip ist gut, danke! Hätt ich auch selber drauf kommen können

Ich denke mit dem Hinweis von Jörg und deinem Hinweis auf das Kabel, hab 
ich genug Input um das demnächst mal auszuprobieren. Und wenn ich mir 
die Kabel auf ebay so anschaue, dann bin ich doch recht zuversichtlich, 
dass das funktioniert.

von Peter M. (pm4812)


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BTW: @Jörg, nochmal blöd gefragt

meinst du mit dem Kabel von Adam und einem einfachen Reichelt 
PSS-Stecker würde das (vermutlich) auch mit 480 MHz funktionieren? Die 
Frontblenden von ebay sind ja als USB 2.0 angegeben und ich vermute 
aktuelle Mainboards werden definitiv kein USB 1.1 mehr verwenden?

Oder anders gefragt, hast du die Hosenträger mit 480 MHz unter dem 
Fenster durchgequetscht, oder waren das nur 12 MHz?

PSS-Stecker aus folgendem Grund:
erstens hab ich die hier massenhaft rumliegen, zweitens sind das ja auch 
nur 2,54mm Pfostenleisten und im Prinzip das gleiche wie die 
Dupont-Stecker aus dem Bild, nur mit anderer Gehäusse-Form. Drittens 
sind sie billig ...

von Harald K. (kirnbichler)


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Peter M. schrieb:
> Oder anders gefragt, hast du die Hosenträger mit 480 MHz unter dem
> Fenster durchgequetscht, oder waren das nur 12 MHz?

High-Speed (480 MBit/sec, nicht MHz!) funktioniert nicht mit 
Flachbandkabeln. Full-Speed (12 MBit/sec) kann mit Flachbandkabeln 
funktionieren.

USB-Kabel ist eine Mischung aus Twisted-Pair und "untwisted pair", 
ersteres wird für die Datenleitungen (meist weiß/grün) verwendet und ist 
kritisch, letzteres ist für die Stromversorgung (meist rot/schwarz). Oft 
wird hier ein größerer Leiterquerschnitt verwendet, um Spannungsabfall 
gering zu halten.

Die Stromversorgung kann natürlich auch verdrillt sein, so daß sich 
Ethernetkabel (Cat5) auch eignet - natürlich nur im Rahmen der mit USB 
möglichen Längen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Da auf den Mainboards auch für 480 Mbit/s nur einfache Pfostenstecker 
sind, vermute ich, dass das auch mit PSS geht. Es sollte halt davor und 
dahinter kein zu kurzes Kabelstück sein, damit die Reflektionen sich 
"auspendeln" können.

Ich hatte damals vorsätzlich einen USB-1.1-Hub davor geschaltet, damit 
auf dem Strang durch das Fenster gar nicht erst versucht wird, 480 
Mbit/s zu verhandeln. Habe mir extra für solche Zwecke noch zwei alte 
Hubs aufgehoben. :)

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Harald K. schrieb:
> High-Speed (480 MBit/sec, nicht MHz!) funktioniert nicht mit
> Flachbandkabeln.

Probiert?

Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass das geht, wenn man 
GND-DP-DN-VCC als Reihenfolge nimmt. Eventuell (wenn es auf die Breite 
nicht so sehr ankommt) DP und DN doppelt ausführen (GND und VCC kann man 
natürlich auch doppelt nehmen), dann sollten die Wellenwiderstände gar 
nicht so weit weg sein von der Norm.

Klar, sonderlich sauber ist das nicht. An irgendeiner Stelle, wo man ein 
beliebiges Gerät einstöpseln kann, würde ich das nicht machen, aber wenn 
es nur bekannte und getestete Gegenstellen sind, könnte man es auf einen 
Versuch ankommen lassen.

von Peter M. (pm4812)


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Jörg W. schrieb:
> Da auf den Mainboards auch für 480 Mbit/s nur einfache Pfostenstecker
> sind, vermute ich, dass das auch mit PSS geht. Es sollte halt davor und
> dahinter kein zu kurzes Kabelstück sein, damit die Reflektionen sich
> "auspendeln" können.
>
> Ich hatte damals vorsätzlich einen USB-1.1-Hub davor geschaltet, damit
> auf dem Strang durch das Fenster gar nicht erst versucht wird, 480
> Mbit/s zu verhandeln.

Ok, auch ein wertvoller Hinweis. Vielen Dank.

von Peter M. (pm4812)


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Jörg W. schrieb:
> Harald K. schrieb:
>> High-Speed (480 MBit/sec, nicht MHz!) funktioniert nicht mit
>> Flachbandkabeln.
>
> Probiert?
>
> Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass das geht, wenn man
> GND-DP-DN-VCC als Reihenfolge nimmt. Eventuell (wenn es auf die Breite
> nicht so sehr ankommt) DP und DN doppelt ausführen (GND und VCC kann man
> natürlich auch doppelt nehmen), dann sollten die Wellenwiderstände gar
> nicht so weit weg sein von der Norm.
>
> Klar, sonderlich sauber ist das nicht. An irgendeiner Stelle, wo man ein
> beliebiges Gerät einstöpseln kann, würde ich das nicht machen, aber wenn
> es nur bekannte und getestete Gegenstellen sind, könnte man es auf einen
> Versuch ankommen lassen.

ich hab auch irgendwo mal gelesen, dass USB 2.0 über Flachbandkabel 
gehen soll, wenn man immer eine Masseleitung dazwischen hat. Das war ein 
Artikel von irgend einem "Großen", evt. war das auch auf 
Elektronikpraxis (Vogel), aber ich finde den Artikel nicht mehr. Für die 
4 Adern von USB hatten die einen 6-Poligen IDC-Stecker verwendet mit +5V 
| M | Dp | M | Dn | M.

Aber ich wollte keine Flachband-Kabel, ich wollte was rundes, 
geschirmtes. Ich hatte neulich schon das Vergnügen 2 Tage lang an einer 
"instabilen" Verbindung rumzufrickeln um schlussendlich festzustellen, 
dass ich halt einfach mal nicht das Schmarnfon direkt neben den PCB auf 
dem Schreibtisch legen soll, wenn ich will dass es funktioniert.

von Harald K. (kirnbichler)


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Jörg W. schrieb:
> Probiert?

Ja. Ich habe mit einem Gerät zu tun, bei dem eine PC104-Karte mit einer 
Elektronik via USB kommuniziert. Das weniger als 10cm lange Kabel hat 
sogar dann (seltene) Probleme gemacht, wenn es aus unverdrillten 
Einzeladern bestand; durch Verdrillen der Datenleitungen verschwanden 
die Probleme.

Eine ältere Variante der Elektronik nutzte nur Full-Speed, und die war 
mit der gleichen PC104-Karte problemlos über ein Flachbandkabel 
ansteuerbar, das lief auch bei 15cm Länge stabil.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Peter M. schrieb:
> ich wollte was rundes, geschirmtes

Dann nimm irgendwas, was man auch für TP-Ethernet benutzen kann. Ein 
Adernpaar für DP/DM, das zweite für GND/VBUS.

von Peter M. (pm4812)


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Jörg W. schrieb:
> Peter M. schrieb:
>> ich wollte was rundes, geschirmtes
>
> Dann nimm irgendwas, was man auch für TP-Ethernet benutzen kann. Ein
> Adernpaar für DP/DM, das zweite für GND/VBUS.

Adam (@adamap) hatte ja schon das entsprechende Kabel gepostet (3. 
Beitrag im Thread). Das gibt es als Ringware bei Reichelt, das werde ich 
wohl nehmen.

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