OK1UFC
USB Device Server - sdílení USB zařízení ze vzdáleného místa | srpen 2020
Úvod Vzdálená USB zařízení nemusí být připojena k desktopu v síti, který musí být vybaven drahým SW. Existují tzv. USB Device Servery, což jsou komunikační počítače, které mají USB rozhraní pro připojení různých USB zařízení. USB Device Server má ještě síťovou část. To znamená, že ho lze připojit k LAN pomocí Ethernetu nebo WiFi. První pokusy o USB Device Serverů jsem vnímal u starších WiFi routerů, např. známý ASUS 500 gp umožňoval připojit pevný disk k USB rozhraní a sdílet jeho obsah, byť často jen s použitím FTP protokolu. Moderní NAS rovněž umožňují sdílet USB zařízení. Nejčastější využití těchto zařízení bylo v roli tzv. print serverů ke sdílení USB tiskáren. Moderní USB Device Server V době, kdy jsem se chystal k rešerši zařízení USB Device Server, byl jsem na diskuzním fóru k Windows 10 upozorněn Mirkem Práglem na zajímavá zařízení firmy Silex Technology. Jedná se o velice zajímavá a perspektivní zařízení. Zejména mě zaujal tzv. Isochronous data-transfer mode, který je nutný pro sdílení zařízení typu USB zvuková karta a asi i u kamer. Neváhal jsem a okamžitě jsem zařízení typu Silex DS-520 AN objednal. Bohužel, zvědavost byla vysoká a zařízení mi bude dodáno během jednoho týdne. Takže jsem si druhé zařízení vypůjčil od firmy, která se věnuje aoutomatizaci a řízení. Jedná se o levnější model Silex DS-510, který není vybaven WiFi, ale pouze LAN Ethernet rozhraním (připojuji k routeru). Desktop Desktop (Windows 10, MAC OS X) musí být vybaven SW vybavením (aplikací) SX Virtual Link. Různá zařízení USB, která jsou připojená k USB Device Serveru mohou být dálkově konfigurovatelná. Jsou k dispozici ke stažení i knihovny SDK pro různé operační systémy, které může programátor použít při vývoji vlastních aplikací (zatím jsem nezkoušel). Aplikace SX Virtual Link nám zajistí, že zařízení připojená k USB Device Serveru máme k dizpozici na desktopu. Výrobce Silex striktně doporučuje sdílení konkrétního zařízení vyzkoušet.
Řízení transceiveru Icom Transceiver Icom lze pomocí USB Device Serveru řídit velmi elegantně a jednoduše. Transceiver má rozhraní USB typ B (konektor jako na tiskárně). Po připojení TCVRu k zařízení Silex DS-510 najdeme na desktopu dvě nová USB zařízení: - USB zvukovou kartu - CP2101 USB to UART Controller Pokud máme na desktopu nainstalované SW vybavení pro komunikaci a časovou synchronizaci (např. WSJT-X a Dimension 4), můžeme po drobné úpravě konfigurace (změna zvukovky a sériového portu) ovládání TCVRu a radioamatérskou komunikaci vyzkoušet. Zařízení DS-510 musí být připojeno k LAN Ethernet kabelem. Zařízení DS-520 je připojeno pomocí WiFi. Řízení TCVRu se chová podobně, jako při použití USB Network Gate. Připojení TCVRu Icom kabelem typu USB (A) - USB (B) k zařízení DS-510 jsem znázornil do ilustrace převzaté z manuálu Silex DS-510. |
Chování DS-510 u TCVRu Zařízení DS-510 je napájené ze síťového adaptéru. Zařízení je rovněž připojené k počítačové síti LAN. Proto je nadmíru důležité, abychom TCVR, případně zesilovač výkonu, automatický tuner, přepínač antén a anténní napáječ provozovali v režimu bez společných zemních proudů! Jak v diskuzích s radioamatéry velice často zjišťuji, není to standardem. Po anténních napáječích amatérských KV stanic, nejen, že se šíří společné zemní proudy, ale tyto proudy se šíří, kudy je jim dovoleno. Do těla obsluhy, do napájecích sítí NN, do počítačových sítí LAN, do USB kabelů a rozhraní. Zejména USB zařízení nebývají vůči VF proudům odolná a v případě jejich přítomnosti dojde obvykle k přerušení komunikace. Na to, jak se zbavit společných zemních proudů existuje několik zásad, které se týkají zejména přechodu symetrické anténní napájecí soustavy (dipól, žebřček, dvoulinka) na nesymetrickou (koaxiální kabel), způsobu zemnění antén, atd. Všechny jsem je popsal v publikaci o KV anténnách. Znovu opakuji, že dřív, než začneme projektovat dálkové řízení stanice, musíme vyřešit anténní soustavu stanice s ohledem na společné zemní proudy. Nehledě na to, že anténní soustavy, u kterých si společné zemní proudy pěstujeme, mizerně přijímají slabé signály. Nastavování USB Device server se normálně spustí po připojení napájecího adaptéru. V síti se nám objeví na routeru jeho IP adresa, viz obrázek.
Na této adrese běží normální http server tohoto zařízení, pomocí kterého lze cosi nastavovat, pokud máme takovou potřebu. Přihlášení Defaultně nastavené jméno je root a heslo (password) není vyplněné. Při prvním náhledu mě server vyzval ke změně hesla (maximálně 7 znaků). Zadal jsem PIN, který používám ke spuštění desktopů. Poté se lze přihlašovat k menu, ze kterých lze něco nastavovat. Např. síťová nastavení vypadají takto:
Prakticky to znamená, že u DS-510 není třeba nastavovat nic a zařízení je po připojení napájecího napětí v síti LAN s puštěným DHCP zcela funkční. Abychom mohli pracovat s přístroji připojenými na jeho USB rozhraní z desktopu, musíme na desktopu nainstalovat a spustit aplikaci SX Virtual Link. Tato aplikace je zdarma a je dostupná na webu výrobce: https://www.silextechnology.com/sx-virtual-link-downloads Aplikaci normálně nainstalujeme. Po instalaci se sama spustí. Nebo ji spustíme ručně. Aplikace umožňuje několik jednoduchých nastavování, například:
Základní okno aplikace SX Virtual Link je konkrétně zobrazeno s připojeným zařízením (programování PICAXE, rádio Icom) na dalších obrázcích. Připojená zařízení se nám objeví normálně ve správci zařízení a desktopové aplikace s nimi pracují úplně stejně, jako se zařízením místním. Tedy některé. Nutno vyzkoušet. Např. aplikace nanoVNA analyzátoru spolehlivě zboří operační systém pádem do modré obrazovky. Přičemž použitý čip (ST - Electronics) je přes USB Device Server normálně propojen. K pádu dojde až při snaze připojit se tlačítkem "Connect" na apliakci. Takže pomocí nanoVNA s tímto zařízením dálkově neměřím.
Chování DS-520 Popíšu, až mi dorazí dodávka a v případě, že bude u zkoušky odhalena nějaká specifická věc, která si zaslouží pozornost. Závěr Zálkové řízení zařízení s USB portem je pomocí USB Device Serveru jednoduché, elegantní a snadno realizovatelné. V případě TCVRu vyžaduje použití USB Device Server, který umí isochronní přenos dat v reálném čase a jehož SW vybavení umožňuje zařízení typu zvuková karta a UART device controller sdílet. Bohužel, toto neumí levnější typy printserverů a ani běžné typy routerů s USB rozhraním. Vpodstatě mi fungoval pouze USB Device Server Silex ze všech zařízení, které jsem měl možnost vyzkoušet. Poznámky 1. Pomocí USB Device Serveru se mi dařilo řídit některá měřicí zařízení s USB rozhraním (včetně GPS-DO a levného spektráláku). Přesto je nutné řízení konkrétního zařízení vždy vyzkoušet. Např. nanoVNA spolehlivě havaruje a shodí Windows 10 do modré obrazovky. USB Device server zařízení spolehlivě najde a připojí se k němu. K havárii dojde až při stisknutí tlačítka "Connect". 2. Pokud z USB Device Serveru řídíme mimo přístrojů, které mají jen USB rozhraní také naše zařízení s čipy PICAXE, použijeme převodník USB to Serial. 3. Pro více USB zařízení použijeme HUB. Protože zařízení Silex USB Device server funguje neskutečně spolehlivě, přidávám ještě nějaké obrázky. Vlevo je připojen obvod s čipem PICAXE, a to přes USB FTDI převodník. Vpravo je připojen TCVR Icom, tj. zvukovka a převodník CP2101 (UART Controller).
Dole - programování čipu PICAXE na dálku:
Dole - provoz WSJT-X s rádiem Icom na dálku.
Příklad řízení GPS DO generátoru od Leo Bodnara. Při první zkoušce jsem vytáhl ze šuplíku asi půl roku netrénovaný generátor. Leo Bodnar konstruuje přístroje poctivě. A tak mi generátor svým proudovým nárazem shodil USB Device server. Ten však signalizoval, že napětí je nedostatečné, nezaznamenal jsem obrazovku, ale myslím, že tam bylo napsáno "insufficient voltage". Takže jsem použil externí napájený hub. Po krátké době se však kondenzátory zformovaly a GPS DO lze strkat do USB portu přímo. Ale asi to bude na hraně, výrobce USB Device Serveru uvádí, že výstup je dimenzovaný na napájení jednoho USB zařízení. Proto k vestavbě USB Device Serveru do nějaké laboratoře, kde bude připojeno několik přístrojů vřele doporučuji přidat napájený USB hub.
V této publikaci jsem popsal několik metod, které jsme nuceni použít, pokud chceme řídit vzdáléné přístroje USB. Silex USB Device servery obstály ze všech uvedených metod nejlépe. Pracují spolehlivě, nastavuje se minimum věcí, tedy spíš nic a spolupracují s mnoha USB zařízeními. Všechna moje zařízení byla nalezena, rozpoznána a připojena. TCVR se choval tak, jako kdyby byl řízen místně.
TU 73, Mira, ok1ufc