USB 3.1로 연결 유지

그림 1- VisionSystems DESIGN의 조사 결과: 2년 이내에 가장 인기있는 카메라 유형.

카메라 인터페이스로서의 USB는 이제 머신 비전 카메라의 제조업체와 사용자 모두에게 널리 채택되고 수용되었습니다.

4. USB 3.1

그러나, 물론, USB 표준 및 기술 개발은 여기서 끝나지 않았습니다. 2013년 7월, Microsoft, Intel, Renesas 등 유력한 회사들은 "범용 직렬 버스 3.1 사양"을 완료했습니다.

그렇다면, USB 3.1의 새로운 점은 무엇일까요? 명백한 답은 분명해 보였습니다:

• 더 빠릅니다
• 새로운 커넥터를 갖습니다
• 더 많은 전력 전송이 가능합니다.

그러나, USB 3.1을 사용하면 무언가 바뀝니다: 반드시 더 높은 대역폭을 도입하지는 않습니다. 유감스럽게도, 새로운 개정 번호를 사용하는 USB 사용자에게는 상황이 조금 더 복잡해졌습니다.

커넥터:

그렇다면 새로운 커넥터는 어떻습니까? 이 새로운 커넥터를 구비한 하나 또는 여러 개의 제품을 다루지 않는 기술 잡지는 요즘 거의 읽을 수 없습니다.

이 커넥터는 향후 PC에서 유비쿼터스 및 다목적 단일 커넥터가 될 것입니다. 2015년에 Apple MacBook에는 장치에 전원을 공급하고, 액세서리 및 디스플레이를 연결하기 위한 단일 USB-C 커넥터만 게재되었습니다. 현재 세대에는 4개의 USB-C 커넥터들이 있지만, 다른 커넥터는 없습니다. 현재, 케이블, 스마트폰, 태블릿, 하드디스크, 모니터, 도킹 스테이션, 전원 어댑터, 노트북, 데스크탑 PC, USB 썸 드라이브 등에 USB Type-C를 채택하고 있습니다.

USB Type-C는 매우 우수한 커넥터이며, 아마도 지금까지 만들어진 최고의 커넥터 사양일 것입니다.

그것은 작고, 빠르며, 다용도로 사용되고, 더 높은 전력 전송 - 그리고 가장 좋은 점은: 되돌릴 수 있다는 것: 리버시블입니다! 올바른 방향을 찾기 위해 USB-A 플러그를 3번 회전시키면서, 얼마나 많은 시간을 낭비했는지 상상해보십시오.

높이가 2.5mm에 불과하고 너비가 8mm를 약간 넘는, 이것은 현재의 Type-A 또는 Micro-B 커넥터보다 작아서, 더 작은 장치를 만들 수 있기 때문에 좋습니다.

Type-C는 이전의 임의의 USB 커넥터의 두 배 이상으로, 24핀을 특징으로 하지만, 모든 케이블에 모든 핀들이 사용되어야 하는 것은 아닙니다. 이러한 핀들에는 USB 2.0 및 초고속 데이터 버스, 전원 및 접지, 및 PD 프로토콜 협상을 위한 통신 채널이 포함됩니다.

USB Type-C의 새로운 점도 무엇일까요? USB 호스트-to-장치 관계는 이제 플러그 및 리셉터클 내의 "구성 채널(CC) 컨트롤러" 칩을 통해 이루어집니다. 하나 또는 두 개의 플러그에 내장된 칩을 사용하는 Type-C 케이블 어셈블리는 "스마트" 케이블이고, 이것은 일반적으로 EMCA(전자적으로 표시된 케이블 어셈블리)로 불립니다. 이러한 케이블은, 통전 용량, 성능, 및 판매 업체 식별(USB Type-C 케이블 ID 기능)과 같은 케이블 특성을 호스트 및 장치의 Type-C 포트에 보고할 수 있습니다. 이러한 케이블은 최대 100W의 전력을 전달할 수 있다는 점을 고려할 때, 케이블의 전기적 사양을 올바르게 보고하는 것이 특히 중요합니다. 모든 기능을 갖춘 USB Type-C 케이블은 전자적으로 표시되어야 합니다.

USB Type-C 카메라를 구입할 때, 신뢰할 수 있는 공급 업체, 이상적으로는 카메라 제조업체 자체로부터 양질의 케이블을 구입하십시오.

파워 딜리버리

이제 USB 3.1과 일반적으로 관련된 세번째 특징인 더 높은 파워 딜리버리를 살펴보겠습니다. USB 파워 딜리버리는 또한 새로운 특징이 아니고, 이 표준은 USB를 통해 배터리를 충전하기 위해 7.5W의 적당한 전력 전송과 함께 2013년에 처음 도입되었습니다. 그 이후로, PD 표준은 지속적으로 확장되고 개선되었으며, 가장 최근의 사양 3.0이 올해 3 월에 발표되었습니다. 현재 파워 딜리버리 사양은 장치 및 호스트 성능에 따라 최대 20V 및 5A 또는 100W의 전력 전송을 허용합니다. 그러나, 유감스럽게도 아직은, 전기 자동차…를 충전하기에는 충분하지 않지만, 이것은 많은 전력이며 많은 어플리케이션에 충분합니다.

Type-C 커넥터에는 파워 딜리버리가 필수가 아닙니다. 기본적으로 파워 딜리버리 프로토콜을 지원하지 않는 장치에서는 Type-C 커넥터를 사용할 수 있습니다. 그러나, 파워 딜리버리 프로토콜만이 최대의 유연성을 위해 독립적인 데이터 및 전력 역할의 교환을 허용합니다. PD는 카메라에 차례대로 전원을 공급하는 컴퓨터에 전력을 공급하는 모니터를 허용합니다. 예를 들어, 한 장치의 전원이 부족하거나 전원이 차단되는 경우에, 개별 장치들의 역할은 동작 중에도 원활하게 교체될 수 있습니다.

파워 딜리버리는 이중 역할을 지원합니다. 즉, 호스트가 장치에 전력을 공급할 수 있도록 양방향으로 동작할 수 있거나, 반대 방향으로 동작할 수 있거나, 디스플레이 등을 통해 컴퓨터와 카메라 모두에 전력을 공급을 할 수 있습니다.

그림 3- 4개의 현재 세대 CMOS 센서들의 데이터 출력 속도로서, 이는 더 높은 USB 3.1 Gen 2 전송률 로부터 이점을 얻을 것입니다.

향후에 초고속 10Gbps까지 전송률의 배가와 거의 1GByte/s의 데이터 페이로드는 매우 빠른 센서를 허용할 뿐만 아니라, RGB 형식의 데이터 출력과 채널당 8 비트 이상의 비트 심도가 가능해집니다.

USB 3.1의 명백한 이점들, Type-C 커넥터 및 파워 딜리버리는 카메라 어플리케이션에 큰 잠재력을 제공합니다. 그러나, 머신 비전 고객에게 또 다른 중요한 질문은 다음과 같습니다: "케이블 길이는 어떻습니까?"

기본적으로 최소한 5Gbps 속도가 아닌 종래의 USB 구현과 관련해서는 변경된 사항이 없습니다. 일반적인 오해는 케이블 길이가 USB 사양에 의해 제한된다는 것입니다. 그렇지 않습니다. 실제로 사양에는 케이블 길이를 기재하지 않는다고 명시되어 있습니다. 그러나 전압 강하, 신호 상승 시간, 저항 등과 같은 전기 적 파라미터를 기재합니다. 또한 일반적인 케이블 재료로 보통 얻을 수 있는 케이블 길이를 나열합니다. 그러나, 고품질 재료 및 어셈블리를 사용하는 경우, 케이블 길이에 제한이 없습니다.

분명히, USB 3.1 Gen 2 속도를 사용하면 케이블 제조업체가 긴 케이블에 대해 모든 파라미터들을 충족하는지 확인하는 것이 더 어려울 것입니다. 10 Gbps 시그널링을 위해 초기에 1m 또는 2m의 더 짧은 케이블이 있을 수 있습니다.

USB 3.0 Micro-B 케이블의 경우, 최대 5m 또는 8m의 수동형 케이블을 사용할 수 있습니다. USB 3.1 및 USB Type-C에서, IDS는 길이가 3m 인 케이블을 현재 볼 수 있지만, 조만간 더 긴 케이블을 사용할 수 있을 것으로 기대합니다.

더 긴 케이블 또는 광섬유 케이블(최대 100m) 구현에 대한 Type-C의 또 다른 이점은 데이터 경로에 리드라이버를 추가하여 신호 조정을 제공하는 추가 전자 장치와 함께 액티브 EMCA를 사용하는 것입니다. 구성을 보고하거나 신호 컨디셔닝을 사용하는 액티브 케이블을 "관리형 활성 케이블" 이라고 합니다.

추가 신호를 위한 더 많은 와이어(양쪽에 Type-C 플러그가 있는 완전한 기능의 케이블)로 인해 케이블의 직경이 약간 커집니다. 케이블은 Type-C대Type-C(완전한 기능) 및 Type-C 대 Type-A 플러그들(순수 데이터 연결용) 모두와 함께 사용할 수 있습니다.

그렇습니다. 그러나 Type-C는 정말 산업용 어플리케이션에 적합할까요? 맞습니다. USB Type-C 케이블은 잠금가능한 커넥터와 작은 스케일 로봇 공학을 위한 하이 플렉스 드래그 체인 버전과 함께 사용할 수 있습니다.

올해 3월, USB IF 디바이스 워킹 그룹은 USB Type-C잠금 커넥터 사양을 발표했습니다.

6. 요약

따라서 여기에 몇 가지 새로운 용어와 사양이 있습니다:

• USB 3.1 Gen 1 및 USB 3.1 Gen 2
• Type-C 커넥터
• 파워 딜리버리.

USB 구현자 포럼의 아이디어는 제조업체가 각 장치의 성능, 전력 및 커넥터 기능을 개별적으로 명확하게 광고하는 것입니다. 이제, 이 모든 것을 종합하면, 현재 사용 가능한 모든 기술을 갖춘 카메라를 다음과 같이 호칭하여야 합니다:

Type-C ™ 커넥터 및 파워 딜리버리를 갖춘 USB 3.1 Gen 1 카메라

USB 초고속 카메라는 이미 수많은 어플리케이션들에서 사용되고 있으며 계속해서 새로운 머신 비전 디자인에서 점점 더 많은 비중을 차지하고 있습니다. 고성능 카메라가 필요한 사용자는 고속 인터페이스와 프레임 그래버를 갖춘 부피가 크고, 전력 소모가 많으며 비교적 값비싼 솔루션으로 전환하기 전에, 먼저 USB 3.1 제품을 고려해야 합니다.

USB 3.1 Gen 1 카메라를 고려할 때, 지금 USB Type-C 모델로 바꾸면, 몇 년 안에 두 배의 데이터 레이트로 완벽하게 매끄러운 전환을 제공할 수 있고, Type-C 커넥터가 있는 USB 3.1 카메라는 즉시 혜택을 누릴 수 있는 다음과 같은 많은 훌륭한 특징들을 제공합니다:

• 400 MB/s 이상의 매우 높은 데이터 레이트
• 사용 가능한 임의의 카메라 인터페이스 중 최고의 비용 대비 데이터 레이트 비율
• 잠금 가능, 다용도 및 되돌릴 수 있는 리버시블 초소형 커넥터
• 장치에 충분한 전력을 공급하기 위한 파워 딜리버리를 통해 케이블링을 제거하고, 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.
• 물론, USB 3.1 Gen 1 및 Gen 2는 USB 3비전과 완전히 호환됩니다.
• USB 3.1은 거의 모든 종류의 장치를 연결할 수 있는 많은 가능성을 제공하여, 단일 유비쿼터스 디지털 인터페이스가 될 것입니다.

이러한 모든 이점을 결합한 카메라는 이미 사용 가능합니다. 2016년 늦여름에, IDS는 USB 3.1 Gen 1, 뛰어난 새로운 Type-C 커넥터 및 12W 파워 딜리버리를 위한 하드웨어 지원을 특징으로 하는 여러 가지 새로운 모델을 출시했습니다.

그러니 더 이상 기다리지 마십시오. 미래를 맛보십시오. “USB 3.1로 연결 유지”