Características técnicas Capacidades USB. Protocolo USB 2.0 de bus serie universal
A finales de 2008. Como era de esperar, el nuevo estándar ha aumentado el rendimiento, aunque el aumento no es tan significativo como el aumento de 40 veces en la velocidad al pasar de USB 1.1 a USB 2.0. En cualquier caso, un aumento de 10 veces en el rendimiento es bienvenido. USB 3.0 apoya Velocidad máxima de transferencia de 5 Gbit/s. El rendimiento es casi el doble que el estándar Serial ATA moderno (3 Gbit/s, teniendo en cuenta la transferencia de información redundante).
Logotipo USB 3.0
Todo entusiasta confirmará que la interfaz USB 2.0 es la principal " embotellamiento» computadoras modernas y portátiles, ya que su rendimiento “neto” máximo oscila entre 30 y 35 MB/s. Pero los modernos tienen 3,5″ unidades de disco duro para los PC de sobremesa, la velocidad de transferencia ya ha superado los 100 MB/s (también están apareciendo modelos de 2,5″ para portátiles, acercándose este nivel). Las unidades de estado sólido de alta velocidad han superado con éxito el umbral de 200 MB/s. Y 5 Gbit/s (o 5120 Mbit/s) corresponden a 640 MB/s.
No creemos que en el futuro previsible discos duros se acercará al nivel de 600 MB/s, pero las próximas generaciones discos de estado sólido puede superar esta cifra en tan sólo unos años. El aumento del rendimiento se vuelve cada vez más importante a medida que aumenta la cantidad de información y, en consecuencia, aumenta el tiempo necesario para realizar copias de seguridad. Cuanto más rápido funcione el almacenamiento, más corto será el tiempo de copia de seguridad y más fácil será crear "ventanas" en el programa de copia de seguridad.
Tabla comparativa de velocidades Características USB 1.0 – 3.0
Las cámaras de vídeo digitales actuales pueden grabar y almacenar gigabytes de datos de vídeo. La proporción de cámaras de vídeo HD está aumentando y requieren un almacenamiento mayor y más rápido para grabar grandes cantidades de datos. Si utiliza USB 2.0, transferir varias decenas de gigabytes de datos de vídeo a una computadora para editarlos requerirá un tiempo considerable. USB Implementers Forum cree que el ancho de banda seguirá siendo fundamentalmente importante y USB 3.0 será suficiente para todos los dispositivos de consumo durante los próximos cinco años.
Codificación de 8/10 bits
Para garantizar una transferencia de datos fiable Interfaz USB 3.0 utiliza codificación de 8/10 bits, que nos resulta familiar, por ejemplo, de Serial ATA. Se transmite un byte (8 bits) utilizando una codificación de 10 bits, lo que mejora la confiabilidad de la transmisión a expensas del rendimiento. Por lo tanto, la transición de bits a bytes se realiza con una proporción de 10:1 en lugar de 8:1.
Comparación de ancho de banda USB 1.x – 3.0 y competidores
Modos de ahorro de energía
Ciertamente, objetivo principal interfaz USB 3.0 es aumentar el ancho de banda disponible, sin embargo, la nueva norma efectivamente optimiza el consumo de energía. La interfaz USB 2.0 sondea constantemente la disponibilidad del dispositivo, lo que consume energía. Por el contrario, USB 3.0 tiene cuatro estados de conexión, denominados U0-U3. El estado de conexión U0 corresponde a la transferencia de datos activa y U3 pone el dispositivo en "suspensión".
Si la conexión está inactiva, en el estado U1 se desactivará la capacidad de recibir y transmitir datos. State U2 va un paso más allá al desactivar el reloj interno. En consecuencia, los dispositivos conectados pueden pasar al estado U1 inmediatamente después de que se complete la transferencia de datos, lo que se espera que proporcione importantes ventajas en el consumo de energía en comparación con USB 2.0.
Mayor corriente
Además de los diferentes estados de consumo de energía, el estándar USB 3.0 es diferente desde USB 2.0 y mayor corriente soportada. Si USB 2.0 proporcionaba un umbral de corriente de 500 mA, en el caso del nuevo estándar la limitación se cambió a 900 mA. La corriente de inicio de conexión se ha aumentado de 100 mA para USB 2.0 a 150 mA para USB 3.0. Ambos parámetros son bastante importantes para los discos duros portátiles, que normalmente requieren corrientes ligeramente más altas. Anteriormente, el problema se podía resolver usando un enchufe USB adicional, obteniendo energía de dos puertos pero usando solo uno para la transferencia de datos, aunque esto violaba las especificaciones USB 2.0.
Nuevos cables, conectores, codificación de colores.
El estándar USB 3.0 es compatible con versiones anteriores de USB 2.0, es decir, los enchufes parecen ser los mismos que los enchufes normales Tipo A. Los pines USB 2.0 permanecen en el mismo lugar, pero ahora hay cinco pines nuevos ubicados en lo profundo del conector. Esto significa que debe insertar el conector USB 3.0 completamente en un puerto USB 3.0 para garantizar el funcionamiento del USB 3.0, lo que requiere clavijas adicionales. De lo contrario, obtendrás velocidad USB 2.0. USB Implementers Forum recomienda que los fabricantes utilicen el código de colores Pantone 300C en el interior del conector.
La situación fue similar para el conector USB tipo B, aunque las diferencias son visualmente más notorias. Un conector USB 3.0 se puede identificar mediante cinco pines adicionales.
USB 3.0 no utiliza fibra óptica, porque es demasiado caro para el mercado masivo. Por lo tanto, tenemos el viejo cable de cobre. Sin embargo, ahora tendrá nueve cables en lugar de cuatro. La transmisión de datos se realiza a través de cuatro de los cinco cables adicionales en modo diferencial (SDP – Par Diferencial Blindado). Un par de cables es responsable de recibir información y el otro de transmitir. El principio de funcionamiento es similar al Serial ATA, y los dispositivos reciben todo el ancho de banda en ambas direcciones. El quinto cable es "tierra".
Historia del surgimiento y desarrollo de los estándares Universal Serial Bus (USB)
Antes de que apareciera la primera implementación del bus USB, el equipamiento estándar computadora personal Incluye un puerto paralelo, generalmente para conectar una impresora (puerto LPT), dos puertos de comunicación en serie ( Puertos COM), generalmente para conectar un mouse y un módem, y un puerto para un joystick (puerto GAME). Esta configuración era bastante aceptable en los primeros días de las computadoras personales y durante muchos años fue el estándar práctico para los fabricantes de equipos. Sin embargo, el progreso no se detuvo, nomenclatura y funcionalidad. dispositivos externos mejorado constantemente, lo que finalmente llevó a la necesidad de revisar la configuración estándar, lo que limitaba la capacidad de conectar dispositivos periféricos adicionales, que se hacían cada vez más cada día.
Los intentos de aumentar la cantidad de puertos de E/S estándar no pudieron conducir a una solución fundamental al problema, y surgió la necesidad de desarrollar un nuevo estándar que proporcionara una conexión simple, rápida y conveniente de una gran cantidad de dispositivos periféricos de varios propósitos a cualquier computadora de configuración estándar, lo que finalmente condujo a la llegada del Bus Serie Universal Bus serie universal (USB)
Primera especificación de interfaz serie USB (bus serie universal), llamado USB 1.0, apareció en 1996, una versión mejorada basada en él, USB 1.1-V 1998 El ancho de banda de los buses USB 1.0 y USB 1.1 - hasta 12 Mbit/s (en realidad hasta 1 megabyte por segundo) era suficiente para dispositivos periféricos de baja velocidad, como un módem analógico o ratón de computadora, sin embargo, insuficiente para dispositivos con altas tasas de transferencia de datos, que era la principal desventaja de esta especificación. Sin embargo, la práctica ha demostrado que el bus serie universal es una solución muy exitosa, adoptada por casi todos los fabricantes de equipos informáticos como principal dirección de desarrollo de periféricos informáticos.
EN 2000 hay una nueva especificación - USB 2.0, que ya ofrece velocidades de transferencia de datos de hasta 480 Mbit/s (en realidad, hasta 32 megabytes por segundo). La especificación suponía compatibilidad total con el estándar USB 1.X anterior y un rendimiento bastante aceptable para la mayoría de los dispositivos periféricos. Comienza un auge en la producción de dispositivos equipados con una interfaz USB. Las interfaces de entrada y salida "clásicas" fueron completamente suplantadas y se volvieron exóticas. Sin embargo, para algunos equipos periféricos de alta velocidad, incluso la exitosa especificación USB 2.0 siguió siendo un cuello de botella, lo que requirió un mayor desarrollo del estándar.
EN 2005 Se anunció la especificación para la implementación inalámbrica de USB: USB inalámbrico - WUSB, permitiéndole conectar dispositivos de forma inalámbrica a una distancia de hasta 3 metros con una velocidad máxima de transferencia de datos de 480 Mbit/s, y a una distancia de hasta 10 metros con una velocidad máxima de 110 Mbit/s. La especificación no recibió un desarrollo rápido y no resolvió el problema del aumento velocidad real transmisión de datos.
EN 2006 se anunció la especificación USB-OTG (USB oh norte- tél- GRAMO o, gracias al cual fue posible la comunicación entre dos dispositivos USB sin un host USB separado. El papel del host en este caso lo desempeña uno de los dispositivos periféricos. Los teléfonos inteligentes, las cámaras digitales y otros dispositivos móviles deben actuar como host y dispositivo periférico. Por ejemplo, cuando una cámara se conecta vía USB a una computadora, es un dispositivo periférico, y cuando se conecta una impresora, es un host. Soporte de especificaciones USB-OTG gradualmente se convirtió en el estándar para dispositivos móviles.
En 2008 Ha aparecido la especificación final del nuevo estándar de bus serie universal: USB 3.0. Como en Versión anterior Se proporciona la implementación del bus, compatibilidad eléctrica y funcional con estándares anteriores. La velocidad de transferencia de datos para USB 3.0 se ha multiplicado por 10: hasta 5 Gbps. Se agregaron 4 núcleos adicionales al cable de interfaz y sus contactos se colocaron por separado de los 4 contactos de los estándares anteriores, en una fila de contactos adicional. Además de una mayor velocidad de transferencia de datos autobús USB También se caracteriza por una mayor intensidad de corriente en el circuito de alimentación en comparación con los estándares anteriores. La velocidad máxima de transferencia de datos a través del bus USB 3.0 se ha vuelto aceptable para casi cualquier equipo informático periférico producido en masa.
EN 2013 Se adoptó la siguiente especificación de interfaz: USB 3.1, cuya velocidad de transferencia de datos puede alcanzar los 10 Gbit/s. Además, ha aparecido un conector USB compacto de 24 pines. Tipo C, que es simétrico, permitiendo introducir el cable por ambos lados.
Con el lanzamiento del estándar USB 3.1, el USB Implementers Forum (USB-IF) anunció que los conectores USB 3.0 con velocidades de hasta 5 Gbps (SuperSpeed) ahora se clasificarán como USB 3.1 Gen 1, y los nuevos conectores USB 3.1 con velocidades a 10 Gbps s (SuperSpeed USB 10Gbps), como USB 3.1 Gen 2. El estándar USB 3.1 es compatible con versiones anteriores de USB 3.0 y USB 2.0.
EN 2017 año, el USB Implementers Forum (USB-IF) publicó una especificación USB 3.2. La velocidad máxima de transferencia es de 10 Gbit/s. Sin embargo, USB 3.2 ofrece la posibilidad de agregar dos conexiones ( Operación de doble carril), lo que le permite aumentar el rendimiento teórico a 20 Gbit/s. La implementación de esta característica se hace opcional, es decir, su soporte a nivel de hardware dependerá del fabricante específico y de la necesidad técnica, que difiere, por ejemplo, para una impresora y una portátil. disco duro. La posibilidad de implementar este modo se proporciona solo cuando se utiliza USB tipo C.
www.usb.org- Documentación de especificación USB para desarrolladores en inglés.
Cabe señalar que existía y todavía existe una alternativa al bus USB. Incluso antes de que ella apareciera, empresa de manzana desarrolló la especificación del bus serie alambre de fuego(otro nombre - iEnlace), que en 1995 fue estandarizado por el Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) con el número 1394. IEEE 1394 Puede funcionar en tres modos: con velocidades de transferencia de datos de hasta 100, 200 y 400 Mbit/s. Sin embargo, debido al alto costo y la implementación más compleja que USB, este tipo de bus serie de alta velocidad no se ha generalizado y está siendo reemplazado gradualmente por USB 2.0 - USB 3.2.
Principios generales de funcionamiento de los dispositivos periféricos Universal Serial Bus (USB)
La interfaz USB resultó ser una solución tan exitosa que estaba equipada con casi todas las clases de dispositivos periféricos, desde un teléfono móvil hasta una cámara web o un disco duro portátil. Los dispositivos más extendidos (hasta ahora) son aquellos con soporte USB 2.0. Sin embargo, USB 3.0 – 3.1 tiene más demanda en dispositivos de alta velocidad, donde se convierte en el principal, reemplazando gradualmente al USB 2.0.
Los dispositivos periféricos con soporte USB, cuando se conectan a una computadora, son reconocidos automáticamente por el sistema (en particular, el software del controlador y el ancho de banda del bus) y están listos para funcionar sin intervención del usuario. Los dispositivos con bajo consumo de energía (hasta 500 mA) pueden no tener fuente de alimentación propia y se alimentan directamente desde el bus USB.
El uso de USB elimina la necesidad de quitar la carcasa de la computadora para instalar periféricos adicionales y elimina la necesidad de realizar configuraciones complejas al instalarlos.
USB elimina el problema de limitar la cantidad de dispositivos conectados. En usando USB Hasta 127 dispositivos pueden funcionar con la computadora simultáneamente.
USB permite la conexión en caliente. Esto no requiere apagar primero la computadora, luego conectar el dispositivo, reiniciarla y configurar los dispositivos periféricos instalados. Para desconectar un dispositivo periférico, no es necesario seguir el procedimiento inverso descrito anteriormente.
En pocas palabras, el USB le permite aprovechar todos los beneficios tecnología moderna"conecta y reproduce" Los dispositivos diseñados para USB 1.x pueden funcionar con controladores USB 2.0. y USB 3.0
Cuando se conecta un dispositivo periférico, se genera una interrupción de hardware y el controlador HCD recibe el control ( Controlador del controlador de host) controlador USB (Controlador de host USB - UHC), que actualmente está integrado en todos los chipsets de placas base fabricados. Sondea el dispositivo y recibe información de identificación del mismo, en función de la cual el control se transfiere al conductor que realiza el servicio. este tipo dispositivos. El controlador UHC tiene un concentrador raíz (Hub), que proporciona conexión al bus del dispositivo USB.
Concentrador (concentrador USB).
Los puntos de conexión se llaman puertos. Se puede conectar otro concentrador al puerto como dispositivo. Cada hub tiene un puerto de salida ( puerto aguas arriba), conectándolo al controlador principal y a los puertos descendentes ( puerto aguas abajo) para conectar dispositivos periféricos. Los concentradores pueden detectar, conectarse y desconectarse en cada puerto de enlace descendente y proporcionar distribución de energía a los dispositivos de enlace descendente. Cada uno de los puertos de enlace descendente se puede habilitar y configurar individualmente a velocidad máxima o baja. El hub consta de dos bloques: el controlador del hub y el repetidor del hub. Un repetidor es un conmutador controlado por protocolo entre un puerto de enlace ascendente y puertos de enlace descendente. El centro también contiene hardware para admitir la traducción al el estado inicial y pausar/reanudar conexiones. El controlador proporciona registros de interfaz que permiten la transferencia de datos hacia y desde el controlador principal. Los comandos de control y estado del concentrador definidos permiten que el procesador host configure el concentrador y monitoree y administre sus puertos.
Los concentradores externos pueden tener su propia fuente de alimentación o alimentarse desde el bus USB.
Cables y conectores USB
Los conectores tipo A se utilizan para conectarse a una computadora o concentrador. Los conectores tipo B se utilizan para conectarse a dispositivos periféricos.
Todos los conectores USB que se pueden conectar entre sí están diseñados para funcionar juntos.
Todos los pines del conector USB 2.0 son eléctricamente compatibles con los pines correspondientes del conector USB 3.0. Al mismo tiempo, el conector USB 3.0 tiene contactos adicionales que no corresponden a conector USB 2.0, por lo que al conectar conectores de diferentes versiones no se utilizarán contactos “extra”, asegurando trabajo normal conexiones versión 2.0. Todos los conectores y enchufes entre USB 3.0 Tipo A y USB 2.0 Tipo A están diseñados para funcionar juntos. El conector USB 3.0 tipo B es ligeramente más grande de lo que se necesitaría para un conector USB 2.0 tipo B y versiones anteriores. Al mismo tiempo, es posible conectar este tipo de enchufe a estas tomas. En consecuencia, para conectar un dispositivo periférico con un conector USB 3.0 tipo B a una computadora, puede usar ambos tipos de cables, pero para un dispositivo con un conector USB 2.0 tipo B, solo un cable USB 2.0. Los enchufes eSATAp, denominados eSATA/USB Combo, es decir, que tienen la posibilidad de conectarles un enchufe USB, tienen la posibilidad de conectar enchufes USB Tipo A: USB 2.0 y USB 3.0, pero en modo de velocidad USB 2.0.
Los conectores USB tipo C proporcionan conexiones tanto para periféricos como para computadoras, reemplazando los diversos conectores y cables tipo A y tipo B de estándares USB anteriores y brindando opciones de expansión futuras. El conector de doble cara de 24 pines es bastante compacto y tiene un tamaño similar al de los conectores micro-B del estándar USB 2.0. Las dimensiones del conector son 8,4 mm por 2,6 mm. El conector proporciona 4 pares de contactos para alimentación y tierra, dos pares diferenciales D+/D- para transmisión de datos a velocidades inferiores a SuperSpeed (en cables tipo C solo se conecta uno de los pares), cuatro pares diferenciales para transmisión de señales SuperSpeed de alta velocidad, dos contactos auxiliares (banda lateral), dos pines de configuración para determinar la orientación del cable, un canal de datos de configuración dedicado (codificación BMC - código de marca bifásica) y un pin de alimentación de +5 V para cables activos.
Contactos del conector y disposición del cable USB tipo C
| Estafa. | Nombre | Descripción | Estafa. | Nombre | Descripción | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | Tierra | Toma de tierra | B12 | Tierra | Toma de tierra | ||
| A2 | SSTXp1 | Dif. par N° 1 SuperSpeed, transmisión, positivo | B11 | SSRXp1 | Dif. par N° 2 SuperSpeed, recepción, positivo | ||
| A3 | SSTXn1 | Dif. par No. 1 SuperSpeed, transmisión, negativo | B10 | SSRXn1 | Dif. par nº 2 SuperSpeed, recepción, negativo | ||
| A4 | V autobús | Nutrición | B9 | V autobús | Nutrición | ||
| A5 | CC1 | Canal de configuración | B8 | SBU2 | Banda lateral N° 2 (SBU) | ||
| A6 | dp1 | Dif. par no SuperSpeed, posición 1, positivo | B7 | Dn2 | Dif. par no SuperSpeed, posición 2, negativo | ||
| A7 | Dn1 | Dif. par no SuperSpeed, posición 1, negativo | B6 | dp2 | Dif. par no SuperSpeed, posición 2, positivo | ||
| A8 | SBU1 | Banda lateral N° 1 (SBU) | B5 | CC2 | Canal de configuración | ||
| A9 | V autobús | Nutrición | B4 | V autobús | Nutrición | ||
| A10 | SSRXn2 | Dif. par No. 4 SuperSpeed, transmisión, negativo | B3 | SSTXn2 | Dif. par nº 3 SuperSpeed, recepción, negativo | ||
| A11 | SSRXp2 | Dif. par N° 4 SuperSpeed, transmisión, positivo | B2 | SSTXp2 | Dif. par No. 3 SuperSpeed, recepción, positivo | ||
| A12 | Tierra | Toma de tierra | B1 | Tierra | Toma de tierra |
||
|
|||||||
| Conector nº1 del cable Tipo C | Cable Tipo C | Conector nº 2 del cable Tipo C | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Contacto | Nombre | Color de la funda del conductor | Nombre | Descripción | Contacto | Nombre | |
| Trenza | Pantalla | Trenza de cable | Pantalla | Trenza de cable exterior | Trenza | Pantalla | |
| A1, B1, A12, B12 | Tierra | estañado | GND_PWRrt1 GND_PWRrt2 |
Tierra común> | A1, B1, A12, B12 | Tierra | |
| A4, B4, A9, B9 | V autobús | Rojo | PWR_VBUS 1 PWR_VBUS 2 |
Fuente de alimentación V-BUS | A4, B4, A9, B9 | V autobús | |
| B5 | CONECTOR V | Amarillo |
CONECTOR PWR_V | Alimentación V CONN | B5 | CONECTOR V | |
| A5 | CC | Azul | CC | Canal de configuración | A5 | CC | |
| A6 | dp1 | Blanco | UTP_Dp | Par diferencial no blindado, positivo | A6 | dp1 | |
| A7 | Dn1 | Verde | UTP_Dn | Par diferencial no apantallado, negativo | A7 | Dn1 | |
| A8 | SBU1 | Rojo | SBU_A | Banda de datos A | B8 | SBU2 | |
| B8 | SBU2 | Negro | SBU_B | Banda de datos B | A8 | SBU1 | |
| A2 | SSTXp1 | Amarillo * | SDPp1 | Par diferencial blindado #1, positivo | B11 | SSRXp1 | |
| A3 | SSTXn1 | Marrón * | SDPN1 | Par diferencial blindado #1, negativo | B10 | SSRXn1 | |
| B11 | SSRXp1 | Verde * | SDPp2 | Par diferencial blindado #2, positivo | A2 | SSTXp1 | |
| B10 | SSRXn1 | Naranja * | SDPn2 | Par diferencial blindado #2, negativo | A3 | SSTXn1 | |
| B2 | SSTXp2 | Blanco * | SDPp3 | Par diferencial blindado #3, positivo | A11 | SSRXp2 | |
| B3 | SSTXn2 | Negro * | SDPn3 | Par diferencial blindado #3, negativo | A10 | SSRXn2 | |
| A11 | SSRXp2 | Rojo * | SDPp4 | Par diferencial blindado #4, positivo | B2 | SSTXp2 | |
| A10 | SSRXn2 | Azul * | SDPn4 | Par diferencial blindado #4, negativo | B3 | SSTXn2 | |
| * Los colores del revestimiento de los conductores no están especificados en la norma. | |||||||
Para conectar dispositivos antiguos a computadoras equipadas con un conector USB tipo C, será necesario un cable o adaptador que tenga un enchufe o conector tipo A o tipo B en un extremo y un enchufe USB tipo C en el otro extremo. El estándar no permite adaptadores con conector USB tipo C, ya que su uso podría crear “muchas combinaciones de cables incorrectas y potencialmente peligrosas”.
Los cables USB 3.1 con dos enchufes tipo C en los extremos deben cumplir plenamente con la especificación: contener todos los conductores necesarios, deben estar activos, incluir un chip de identificación electrónica que enumere identificadores de funciones según la configuración del canal y mensajes definidos por el proveedor (VDM). de la especificación Alimentación USB Entrega 2.0. Los dispositivos con conector USB tipo C pueden admitir opcionalmente rieles de alimentación con una corriente de 1,5 o 3 amperios con un voltaje de 5 voltios además de la fuente de alimentación principal. Las fuentes de alimentación deben anunciar la capacidad de entregar corrientes aumentadas a través del canal de configuración, o ser totalmente compatibles con la especificación USB Power Delivery a través del pin de configuración (codificación BMC) o señales más antiguas codificadas como BFSK a través del pin VBUS. Los cables USB 2.0 que no son compatibles con el bus SuperSpeed no pueden contener un chip de identificación electrónica a menos que puedan transportar 5 amperios de corriente.
La versión 1.0 de la especificación del conector USB Type-C fue publicada por el USB Developers Forum en agosto de 2014. Fue desarrollado casi al mismo tiempo que la especificación USB 3.1.
El uso de un conector USB tipo C no significa necesariamente que el dispositivo implemente el estándar USB 3.1 Gen1/Gen2 de alta velocidad o el protocolo USB Power Delivery.
El Universal Serial Bus es la interfaz informática para dispositivos periféricos más extendida y probablemente la de mayor éxito en toda la historia del desarrollo de los equipos informáticos, como lo demuestra la gran cantidad de dispositivos USB, algunos de los cuales pueden parecer algo
Interfaz USB (Bus serie universal - Interfaz serie universal) está diseñado para conectar dispositivos periféricos a una computadora personal. Le permite intercambiar información con dispositivos periféricos a tres velocidades (especificación USB 2.0):
- Baja velocidad ( Baja velocidad-LS) - 1,5 Mbit/s;
- A toda velocidad ( A toda velocidad- FS) - 12 Mbit/s;
- Alta velocidad ( Alta velocidad- HS) - 480 Mbit/s.
La interfaz USB se conecta anfitrión (anfitrión) y dispositivos. El host está ubicado dentro de la computadora personal y controla el funcionamiento de toda la interfaz. Para permitir que se conecte más de un dispositivo a un puerto USB, utilice centros (centro- un dispositivo que proporciona conexión a la interfaz de otros dispositivos). Concentrador raíz (concentrador raíz) está ubicado dentro de la computadora y conectado directamente al host. La interfaz USB utiliza un término especial "función" - este es un dispositivo lógicamente completo que realiza una función específica. La topología de la interfaz USB es un conjunto de 7 niveles ( nivel): el primer nivel contiene el host y el concentrador raíz, y el último nivel contiene solo funciones. Un dispositivo que incluye un concentrador y una o más funciones se llama compuesto (dispositivo compuesto).
El puerto de un concentrador o función que se conecta a un concentrador de nivel superior se denomina puerto ascendente ( puerto aguas arriba), y el puerto concentrador que se conecta a un concentrador o función de nivel inferior se denomina puerto descendente ( puerto aguas abajo).
Todas las transferencias de datos a través de la interfaz las inicia el host. Los datos se transmiten en forma de paquetes. La interfaz USB utiliza varios tipos de paquetes:
- paquete de letreros (paquete de tokens) describe el tipo y dirección de la transferencia de datos, la dirección del dispositivo y el número de serie del punto final (CT es la parte direccionable del dispositivo USB); Los paquetes de funciones vienen en varios tipos: EN, AFUERA, SOF, CONFIGURACIÓN;
- paquete de datos (paquete de datos) contiene los datos transmitidos;
- paquete de aprobación (paquete de apretón de manos) está destinado a informar los resultados de la transferencia de datos; Hay varios tipos de paquetes coincidentes: ACK, N.A.K., PARAR.
La interfaz USB utiliza varios tipos de transferencias de información.
- Controlar el reenvío (transferencia de control) se utiliza para la configuración del dispositivo, así como para otras funciones específicas del dispositivo. dispositivo específico objetivos.
- Transmisión (transferencia masiva) se utiliza para transmitir una cantidad relativamente grande de información.
- Interrumpir el reenvío (transferencia interrumpida) se utiliza para transmitir una cantidad relativamente pequeña de información, por lo que su transmisión oportuna es importante. Tiene una duración limitada y mayor prioridad en comparación con otro tipo de transferencias.
- Reenvío isócrono (transferencia isócrona) también se llama transmisión en tiempo real. La información transmitida en dicha transferencia requiere una escala de tiempo real durante su creación, transmisión y recepción.
Transferencias en streaming
caracterizado por una transferencia de datos sin errores garantizada entre el host y la función al detectar errores durante la transmisión y volver a solicitar información.
Cuando el host está listo para recibir datos de una función, envía un paquete de bandera a la función. EN-bolsa de plastico. En respuesta a esto, la función en la fase de transferencia de datos transmite un paquete de datos al host o, si no puede hacerlo, transmite N.A.K.- o PARAR-bolsa de plastico. N.A.K.-el paquete informa que la función no está temporalmente lista para transmitir datos, y PARAR- el paquete indica la necesidad de intervención del anfitrión. Si el host recibió los datos con éxito, envía funciones en la fase de negociación. ACK
Cuando el host está listo para transmitir datos, envía funciones AFUERA-paquete acompañado de un paquete de datos. Si la función recibió correctamente los datos, los envía al host ACK-paquete, de lo contrario enviado NAK- o PARAR-bolsa de plastico.
Transferencias de control
contener al menos dos etapas: Etapa de configuración Y etapa de estado. Entre ellos también puede haber etapa de transferencia de datos. Etapa de configuración solía realizar CONFIGURAR transacciones, durante el cual se envía información a la función de control CT. Transacción de configuración contiene CONFIGURACIÓN-bolsa de plastico ,
paquete de datos y paquete de coordinación. Si la función recibe el paquete de datos con éxito, lo envía al host ACK-bolsa de plastico. De lo contrario, la transacción se completa.
EN etapas de transferencia de datos las transferencias de control contienen uno o más EN- o AFUERA- transacciones, cuyo principio de transferencia es el mismo que en las transferencias en streaming. Todas las transacciones en la etapa de transferencia de datos deben realizarse en una dirección.
EN etapa de estado Se realiza la última transacción, que utiliza los mismos principios que en las transferencias en streaming. La dirección de esta transacción es la contraria a la utilizada en la etapa de transferencia de datos. La etapa de estado se utiliza para informar el resultado de la etapa de CONFIGURACIÓN y la etapa de transferencia de datos. La información de estado siempre se pasa de la función al host. En registro de control (Controlar la transferencia de escritura) la información de estado se transmite en la fase de transferencia de datos de la etapa de estado de la transacción. En controlar la lectura (Transferencia de lectura de control) la información de estado se devuelve en la fase de negociación de estado de la transacción, después de que el host envía un paquete de datos de longitud cero en la fase de transferencia de datos anterior.
Interrumpir transferencias
puede contener EN- o AFUERA- reenvío. Al recibir EN-La función de paquete puede devolver un paquete con datos, N.A.K.-paquete o PARAR-bolsa de plastico. Si la función no tiene información que requiera una interrupción, entonces en la fase de transferencia de datos la función regresa N.A.K.-bolsa de plastico. Si se suspende el funcionamiento del CT con una interrupción, entonces la función regresa PARAR-bolsa de plastico. Si se requiere una interrupción, la función devuelve la información necesaria en la fase de transferencia de datos. Si el host recibió correctamente los datos, envía ACK-bolsa de plastico. De lo contrario, el host no envía el paquete de negociación.
Transacciones isócronas
contener fase de transmisión de rasgos Y fase de transferencia de datos, pero no tengo fases de coordinación. El anfitrión envía EN- o AFUERA-firmar, después de lo cual en la fase de transmisión de datos CT (para EN-sign) o host (para AFUERA-sign) envía datos. Las transacciones isócronas no soportan la fase de conciliación y retransmisión de datos en caso de errores.
Debido a que la interfaz USB implementa un protocolo de intercambio de información complejo, el dispositivo de interfaz con la interfaz USB requiere una unidad de microprocesador que soporte el protocolo. Por lo tanto, la opción principal al desarrollar un dispositivo de interfaz es utilizar un microcontrolador que brinde soporte para el protocolo de intercambio. Actualmente, todos los principales fabricantes de microcontroladores producen productos que incluyen una unidad USB.
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Velocidad de bits de señalización de alta velocidad - 12 Mb/s - Longitud máxima del cable para velocidad de bits de señalización de alta velocidad - 5 m - Velocidad de bits de señalización de baja velocidad - 1,5 Mb/s - Longitud máxima del cable para velocidad de bits de señalización de baja velocidad - 3 m - Máximo de dispositivos conectados (incluidos multiplicadores) - 127 - Es posible conectar dispositivos con diferentes velocidades en baudios - No es necesario que el usuario instale elementos adicionales como terminadores para SCSI - Tensión de alimentación para dispositivos periféricos - 5 V - Consumo máximo de corriente por dispositivo - 500 mA
Cableado del conector USB 1.1 y 2.0
Las señales USB se transmiten a través de dos hilos de un cable blindado de cuatro hilos.
Aquí :
Tierra- circuito "case" para alimentar dispositivos periféricos V autobús- +5V también para circuitos de alimentación Bus D+ diseñado para la transmisión de datos
Neumático D- para recibir datos.
Desventajas del usb 2.0
Aunque la velocidad máxima de transferencia de datos de USB 2.0 es de 480 Mbps (60 MB/s), en la vida real no es realista alcanzar tales velocidades (~33,5 MB/s en la práctica). Esto se debe a los grandes retrasos en el bus USB entre la solicitud de transferencia de datos y el inicio real de la transferencia. Por ejemplo el bus FireWire, aunque tiene un pico más bajo rendimiento 400 Mbps, que son 80 Mbps (10 MB/s) menos que USB 2.0, en realidad permiten un mayor rendimiento para el intercambio de datos con discos duros y otros dispositivos de almacenamiento. En este sentido, varias unidades móviles se han visto limitadas durante mucho tiempo por el insuficiente ancho de banda práctico del USB 2.0.
El beneficio más significativo del USB 3.0 es su mayor velocidad (hasta 5 Gbps), que es 10 veces más rápida que el puerto anterior. La nueva interfaz ha mejorado el ahorro de energía. Esto permite que la unidad entre en modo de suspensión cuando no esté en uso. Es posible realizar una transmisión de datos bidireccional al mismo tiempo. Esto proporcionará una mayor velocidad si conecta varios dispositivos a un puerto (divide el puerto). Puede realizar ramificaciones utilizando un concentrador (un concentrador es un dispositivo que se ramifica desde un puerto a entre 3 y 6 puertos). Ahora, si conecta el hub a un puerto USB 3.0, conecta varios dispositivos (por ejemplo, unidades flash) al hub y realiza transferencias de datos simultáneas, verá que la velocidad será mucho mayor que con el USB. Interfaz 2.0. Hay una característica que puede ser un más y un menos. La interfaz USB 3.0 ha aumentado la corriente a 900 mA y USB 2.0 funciona con una corriente de 500 mA. Esto será una ventaja para aquellos dispositivos que han sido adaptados para USB 3.0, pero una pequeña desventaja es que puede existir un riesgo al cargar dispositivos más débiles, como un teléfono. La desventaja física de la nueva interfaz es el tamaño del cable. Para mantener la alta velocidad, el cable se ha vuelto más grueso y más corto (no puede tener más de 3 metros) que el USB 2.0. Es importante tener en cuenta que los dispositivos con diferentes interfaces USB trabajar Bueno y no debería ser un problema. Pero no crea que la velocidad aumentará si conecta USB 3.0 a un puerto antiguo o conecta un cable de interfaz antiguo a un puerto nuevo. La velocidad de transferencia de datos será igual a la velocidad del puerto más débil.
Hola a todos. A veces las personas están interesadas en saber en qué se diferencia USB 3.0 de USB 2.0, a veces quieren saber qué versión o tipo de conector USB tienen en su computadora, qué tipo de dinosaurio es USB 1.0, etc. Profundicemos un poco más en este tema.
El estándar USB apareció a mediados de los 90. Descifrado USB así es cómo - Autobús serie universal. Este estándar fue desarrollado específicamente para la comunicación entre dispositivos periféricos y una computadora y ahora ocupa una posición de liderazgo entre todo tipo de interfaces de comunicación. Esto no es sorprendente. Hoy en día es difícil imaginar cualquier dispositivo sin conector USB, aunque estos conectores varían en tipo.
Tipos de conectores USB
Hoy en día existe una gran cantidad de tipos de conectores USB. Algunos son más comunes, otros menos. De todos modos, echémosles un vistazo.
USBtipo-A– uno de los tipos más comunes de conectores USB. Es posible que lo hayas visto en tu, en, en la cuadra. cargador y no solo. Tiene muchos usos. Con su ayuda, puede conectar ratones y teclados a una computadora (u otro dispositivo), unidades flash, discos externos, teléfonos inteligentes, etc. Esta lista puede continuar durante mucho tiempo si lo piensas bien.
USBtipo-B– el conector se utiliza principalmente para conectar una impresora u otros dispositivos a la computadora periféricos. Recibió mucha menos distribución que USB tipo A.
miniusb Era bastante común en dispositivos móviles antes de la llegada del Micro USB. Hoy en día es muy raro, pero aún puedes encontrarlo en algunos dispositivos más antiguos. En mi altavoz de audio portátil, el conector Mini USB recibe electricidad para cargar la batería. Compré este altavoz hace unos 5 años (resultó ser duradero).
Micro USB ahora se utiliza en teléfonos inteligentes y teléfonos móviles Casi todos los fabricantes. Este conector USB ha ganado una popularidad increíble entre los dispositivos móviles. Sin embargo, el USB Type-C está ocupando poco a poco su lugar.
USB Versión 1.0 – Excavaciones Arqueológicas
El tatarabuelo del estándar USB es USB 1.0 Nació en el frío noviembre de 1995. Pero nació un poco prematuro y no ganó mucha popularidad. Pero su hermano menor USB 1.1, nacido tres años después, era un ejemplar más viable y logró atraer bastante atención.
En cuanto a la parte técnica, la velocidad de transferencia de datos era pequeña, pero para los estándares de aquella época esta velocidad era más que suficiente. La velocidad era de hasta 12 Mbit/s y estaba en modo de alto rendimiento.
Diferencias entre conectores USB 2.0 y USB 3.0
USB 2.0 y USB 3.0 son dos estándares USB completamente modernos que ahora se utilizan en todas partes en ordenadores y portátiles. USB 3.0 es, por supuesto, más nuevo y más rápido, y también es totalmente compatible con dispositivos USB 2.0. Pero la velocidad en este caso estará limitada a la velocidad máxima según el estándar USB 2.0.
En teoría, las velocidades de transferencia de USB 3.0 son aproximadamente 10 veces más rápidas que las de USB 2.0 (5 Gbps frente a 480 Mbps). Pero en la práctica, la velocidad del intercambio de información entre dispositivos suele estar limitada por los propios dispositivos. Aunque en general, el USB 3.0 sigue ganando.
Diferencias técnicas
Aunque los estándares USB 2.0 y USB 3.0 son compatibles con versiones anteriores, tienen algunas diferencias técnicas. USB 2.0 tiene 4 pines: 2 para alimentar dispositivos y 2 para transferencia de datos. Estos 4 pines se han conservado en el estándar USB 3.0. Pero además de ellos, se agregaron 4 contactos más, que son necesarios para altas velocidades de transferencia de datos y más carga rapida dispositivos. Por cierto, USB 3.0 puede funcionar con corriente de hasta 1 amperio.
Como resultado, el cable estándar USB 3.0 se ha vuelto más grueso y su longitud ahora no supera los 3 metros (en USB 2.0 longitud máxima alcanzó los 5 metros). Pero puedes cargar tu teléfono inteligente mucho más rápido, incluso si conectas varios teléfonos inteligentes a un conector a través de un divisor.
Naturalmente, los fabricantes se ocuparon de las diferencias visuales. No es necesario buscar envases de tarjeta madre para ver qué estándares USB admite. Y no es necesario acceder a la configuración de su computadora ni al administrador de dispositivos para hacer esto. Solo mira el color de tu conector. El conector USB 3.0 casi siempre es azul. Muy raramente también es rojo. Mientras que el USB 2.0 casi siempre es negro.
Ahora, con un vistazo rápido, puedes determinar si tienes USB 2.0 o USB 3.0 en tu computadora portátil.
Este es probablemente el final de la conversación sobre en qué se diferencia USB 2.0 de USB 3.0.
Conclusión
¿Qué hemos aprendido de este artículo? Ese USB se divide en estándares de transferencia de datos, que difieren en la velocidad de transferencia de datos. Y además que el USB tiene una gran cantidad de tipos de conectores.
Y lo más interesante que olvidé mencionar en el artículo es que los tipos de conectores se pueden combinar de la siguiente manera. Puede encontrar un USB tipo A de tamaño completo y un USB tipo B de tamaño completo, mientras que hay (pero son raros) micro USB tipo A y micro USB tipo B (muy común). El USB tipo A puede funcionar utilizando el protocolo USB 2.0, o tal vez utilizando el protocolo USB 3.0. En general, si quieres, puedes confundirte.
Y si le preocupa qué conectores es mejor elegir para una computadora portátil USB 2.0 o USB 3.0, no se preocupe en absoluto. Ahora todas las computadoras portátiles y de escritorio modernas están equipadas con ambos tipos de USB. Por ejemplo, mi computadora portátil tiene dos conectores USB 2.0 y un conector USB 3.0. Y los tres conectores son USB tipo A.
Eso es lo que son: ¡USB!
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