Übersicht: USB zu SATA Bridge ICs

letztes Update: 16.07.2019

Wenn man auf der Suche nach einem IC ist, der es einem ermöglicht ein SATA Gerät an einem USB Anschluss zu betreiben, so findet man leider bei den üblichen Distributoren sehr wenig bis gar nichts brauchbares. Grund dafür ist das der Markt fast ausschließlich von asiatischen Herstellern beherrscht wird und sehr unübersichtlich ist, auch bezüglich Verfügbarkeit von Informationen wie Datenblättern oder Referenz-Schaltplänen. Alles in allem eine sehr unbefriedigende Situation.

Da ich für ein aktuelles Projekt allerdings eine USB zu SATA Bridge benötige, habe ich mich auf die Suche nach den Herstellern solcher ICs und den dazugehörigen Datenblättern gemacht. Die Ergebnisse habe ich in der unten folgenden Tabelle zusammengefasst. Wichtig war mir nicht nur dass der IC seine Aufgabe erledigt, sondern dieser auch von Linux gut unterstützt wird; konkret wäre es toll wenn SMART (Unterstützung durch smartmontools) und TRIM (für SSDs) funktionieren würde. Zudem ist mir eine hohe Geschwindigkeit nicht unwichtig, wofür UASP (auch UAP) ein Garant sein soll. Als Sahnehäubchen sollte der IC geeignet sein, dass Raspberry Pi von einer HDD/SSD zu booten.

Zunächst einmal habe ich alle verfügbaren ICs, die die Aufgabe prinzipiell erfüllen könnten, ermittelt und alle verfügbaren Informationen in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Konkrete Performance- und Kompatibilitäts-Tests habe ich noch nicht durchgeführt, steht aber auf der Agenda und ist sicherlich Stoff für einen weiteren Blog-Artikel zu dem Thema 😉

Die Tabelle enthält grob alle wichtigen Eigenschaften zusammengefasst, mit Links zu Quellen falls öffentlich verfügbar. Des Weiteren ist die Informationslage (Datenblatt vorhanden; Referenz-Schaltplan vorhanden) angedeutet. Falls das entsprechende Dokument nicht direkt verlinkt ist, so ist dieses nicht „frei“ im Internet verfügbar. Für ein erstes Gefühl wie „schnell“ ein Chip von SATA zu USB übersetzten kann, hier die maximal mögliche Geschwindigkeit der verschiedenen Standards:

• USB 2.0 => 480 MBit/s
• USB 3.2 Gen 1 => „USB 3.0“ => 5 GBit/s
• USB 3.2 Gen 2 => „USB 3.1“ => 10 GBit/s
• USB 3.2 Gen 2×2 => „USB 3.2“ => 20 GBit/s
• SATA II => 3 GBit/s
• SATA III => 6 GBit/s

Und nun der spannende Teil, die Tabelle, weitere Informationen zu einzelnen Chips findet ihr weiter unten 🙂

Vergleichstabelle

Stand: 16.07.2019

Changelog:

• 16.07.19: µPD720231A hinzugefügt / auf USB 3.2 Standard geupdated

Zusammenfassung

ASMedia

Die Chips sind in vielen Produkten enthalten, leider finden sich im Internet quasi kaum verwertbare Informationen.

Genesys Logic GL830: USB 2.0 -> SATA II

Gut zu beschaffen, z.B. auf AliExpress, zu sehr günstigen Konditionen. Beispiel-Schaltpläne finden sich im Internet.

JMicron JM20329: USB 2.0 -> SATA II

Gut zu beschaffen, z.B. auf AliExpress, zu sehr günstigen Konditionen. Wird unter Anderem im „RD4760 Lepus Board“ verwendet, im Schaltplan Version 1.3.2 findet sich daher auf Seite 9 eine Beispiel für eine Beschaltung. Neuere Designs sollten aber wohl eher auf den JM20339 setzen.

JMicron JMS578: USB 3.1 Gen 1 -> SATA III

Gut zu beschaffen über AliExpress, wird von etlichen „Single-Board-PCs“ genutzt, wie z.B. dem „ODROID-HC2“ oder dem „ROCK64 USB 3.0 To SATA III“ Kabel für den ROCK64. Daher sehr verbreitet und gute Unterstützung.  Der „Einstein-S700“ nutzt ebenfalls diesen Chip, da die Schaltpläne frei zugänglich sind kann das Schematic als Referenz genutzt werden: siehe Seite 12

Prolific

Die Situation hier ist bei allen Chips exzellent: die Datenblätter sind frei zugänglich und an Beispielen mangelt es nicht. Der Hersteller stellt alle Informationen auf seiner amerikanischen Website zur Verfügung. Gekauft werden können die Chips ebenfalls über AliExpress oder Saelig.

Texas Instruments – TUSB9261

Der einzige IC der „großen wesentlichen Hersteller“. Die Situation bezüglich Datenblätter und Referenz-Implementierungen ist selbstverständlich sehr gut. Preislich ist der IC etwas teurer, lässt sich dadurch aber problemlos bei den großen Distributoren wie Digikey oder Mouser beschaffen.

VIA Lab VL716 – USB 3.1 Gen 2 -> SATA III

Einer der wenigen USB 3.1 Gen 2 Chips (10 GBit/s) zu dem sich auch ein Datenblatt auftreiben lässt. Das tolle ist der Chip ist über LCSC.com beschaffbar, aber natürlich auch bei anderen Händlern verfügbar. Ein eigener Schaltplan sollte sich schnell entwickeln lassen, also falls man maximalen Speed braucht ist das die richtige Wahl

Sunplus Innovation Technology Inc.

Zu diesem Hersteller ist fast nichts an Information verfügbar. Er hat wohl einige Chips im Programm (SPIF301/302/303, SPIF225A, …), mehr lässt sich aber nicht herausfinden. Also als Bastler eher einen großen Bogen darum machen

Fazit

Wenn einem USB 2.0 Speed ausreicht, so hat man doch etwas Auswahl, empfehlen würde ich aktuell den GL830 oder PL2571(B). Beide sind gut beschaffbar, sehr günstig und es gibt genügend Informationen im Internet. Warum sollte man noch auf USB 2.0 setzen? Zum einen ist das Layout der Platine einfacherer unkritischer, da die Frequenzen deutlich geringer sind im Vergleich zu USB 3.1 und zudem unterstützen unzählige Geräte nur USB 2.0, wie zum Beispiel das Raspberry Pi.

Bei USB 3.1 Gen 1/2 Speed wird es schon kritischer. Entweder man setzt auf den Texas Instruments Chip, der etwas teurer ist, oder man geht wieder mit der Firma Prolific, die ebenfalls sehr gute Dokumentation bereitstellt. Alternativ würde ich noch den JMS578 in Betracht ziehen, dieser verfügt ebenfalls über eine große Verbreitung und Schaltpläne dazu sind öffentlich verfügbar.

Einen großen Bogen würde ich um ASMedia und Sunplus machen, da sich hierzu leider keine Informationen auftreiben lassen.

Aktuell habe ich mir alle USB 2.0 ICs bestellt und werde demnächst Referenz-Platinen dafür designen und produzieren um einen ersten Vergleichs-Test zu starten, auch um die Kompatibilität direkt vor Ort testen zu können (funktioniert SMART/TRIM? Wird der IC vom Raspberry Pi USB Mode unterstützt?). Wenn dies erfolgreich abgeschlossen ist, müssen die USB 3.1 Gen 1/2 Chips zeigen was sie können 😎

Wenn ihr noch ein paar Informationen habt die ich nicht habe, schreibt es gerne in die Kommentare damit auch die letzten Fragezeichen mit der Zeit verschwinden. Am besten mit Quelle 😉