Műszaki jellemzők USB-képességek. Universal Serial Bus USB 2.0 protokoll
2008 végén. Ahogy az várható volt, az új szabvány megnövelte az átviteli sebességet, bár a növekedés nem olyan jelentős, mint az USB 1.1-ről USB 2.0-ra való áttéréskor a sebesség 40-szeres növekedése. Mindenesetre örvendetes az áteresztőképesség 10-szeres növelése. USB 3.0 támogatja maximális átviteli sebesség 5 Gbit/s. Az átviteli sebesség csaknem kétszerese a modern Serial ATA szabványnak (3 Gbit/s, figyelembe véve a redundáns információk átvitelét).
USB 3.0 logó
Minden rajongó meg fogja erősíteni, hogy az USB 2.0 interfész a legfontosabb." palacknyak» modern számítógépekés laptopok, mivel csúcsteljesítménye 30 és 35 MB/s között mozog. De a modernek 3,5 hüvelykesek merevlemezek asztali PC-k esetében az átviteli sebesség már meghaladta a 100 MB/s-ot (a laptopokhoz is megjelennek a 2,5 hüvelykes modellek, közeledve ezt a szintet). A nagy sebességű szilárdtestalapú meghajtók sikeresen túllépték a 200 MB/s-os küszöböt. Az 5 Gbit/s (vagy 5120 Mbit/s) pedig 640 MB/s-nak felel meg.
Nem gondoljuk, hogy a belátható jövőben merevlemezek megközelíti a 600 MB/s szintet, de a következő generációk szilárdtestalapú meghajtók néhány éven belül meghaladhatja ezt a számot. Az áteresztőképesség növelése egyre fontosabbá válik, ahogy az információ mennyisége növekszik, és ennek megfelelően növekszik a biztonsági mentéshez szükséges idő is. Minél gyorsabban működik a tárhely, annál rövidebb a mentési idő, annál könnyebb lesz "ablakot" létrehozni a mentési ütemezésben.
Sebesség-összehasonlító táblázat USB jellemzők 1.0 – 3.0
A digitális videokamerák manapság gigabájtnyi videoadatot tudnak rögzíteni és tárolni. Egyre növekszik a HD videokamerák aránya, nagyobb és gyorsabb tárhelyet igényelnek nagy mennyiségű adat rögzítéséhez. Ha USB 2.0-t használ, akkor több tíz gigabájt videoadat átvitele számítógépre szerkesztés céljából jelentős időt vesz igénybe. Az USB Implementers Forum úgy véli, hogy a sávszélesség továbbra is alapvetően fontos marad, és USB 3.0 minden fogyasztói eszközre elegendő lesz a következő öt évben.
8/10 bites kódolás
A megbízható adatátvitel érdekében USB 3.0 interfész 8/10 bites kódolást használ, amelyet például a Serial ATA-ból ismerünk. Egy bájt (8 bit) átvitele 10 bites kódolással történik, ami javítja az átviteli megbízhatóságot az átviteli sebesség rovására. Ezért a bitekről a bájtra való átmenet 8:1 helyett 10:1 arányban történik.
Az USB 1.x – 3.0 sávszélesség és a versenytársak összehasonlítása
Energiatakarékos módok
Biztosan, fő cél felület USB 3.0 az elérhető sávszélesség növelése, azonban az új szabvány hatékonyan optimalizálja az energiafogyasztást. Az USB 2.0 interfész folyamatosan lekérdezi az eszközök elérhetőségét, ami energiát fogyaszt. Ezzel szemben az USB 3.0-nak négy csatlakozási állapota van, ezek az U0-U3. Az U0 csatlakozási állapot aktív adatátvitelnek felel meg, az U3 pedig „alvó állapotba” helyezi a készüléket.
Ha a kapcsolat tétlen, akkor U1 állapotban az adatok fogadása és továbbítása letiltásra kerül. Az U2 állapot egy lépéssel tovább megy a belső óra letiltásával. Ennek megfelelően a csatlakoztatott eszközök az adatátvitel befejezése után azonnal átválthatnak U1 állapotba, ami várhatóan jelentős energiafogyasztási előnyöket biztosít az USB 2.0-hoz képest.
Nagyobb áram
A különböző energiafogyasztási állapotok mellett a szabvány Az USB 3.0 más USB 2.0-ról és nagyobb támogatott áramerősség. Ha az USB 2.0 500 mA áramküszöböt biztosított, akkor az új szabvány esetében a korlátozás 900 mA-re tolódott el. A csatlakozást kezdeményező áramerősség 100 mA-ről USB 2.0 esetén 150 mA-re USB 3.0 esetén nőtt. Mindkét paraméter nagyon fontos a hordozható merevlemezeknél, amelyek általában valamivel nagyobb áramot igényelnek. Korábban a problémát egy további USB-csatlakozóval lehetett megoldani, amely két portról vett áramot, de csak az egyiket használta adatátvitelre, bár ez sértette az USB 2.0 specifikációit.
Új kábelek, csatlakozók, színkódolás
Az USB 3.0 szabvány visszafelé kompatibilis az USB 2.0-val, vagyis a csatlakozók megegyeznek a hagyományos A típusú dugókkal.Az USB 2.0 érintkezők ugyanazon a helyen maradnak, de immár öt új érintkező található a csatlakozó mélyén. Ez azt jelenti, hogy az USB 3.0 csatlakozót teljesen be kell dugnia egy USB 3.0 portba, hogy biztosítsa az USB 3.0 működését, amelyhez további érintkezőkre van szükség. Ellenkező esetben USB 2.0 sebességet kap. Az USB Implementers Forum azt javasolja, hogy a gyártók a Pantone 300C színkódolást használják a csatlakozó belsejében.
Hasonló volt a helyzet a B típusú USB csatlakozóval is, bár a különbségek vizuálisan jobban észrevehetők. Az USB 3.0 csatlakozó öt további érintkezővel azonosítható.
Az USB 3.0 nem használ száloptikát, mert túl drága a tömegpiachoz. Ezért van a jó öreg rézkábelünk. Most azonban kilenc helyett négy vezetékes lesz. Az adatátvitel az öt további vezeték közül négyen keresztül történik differenciál üzemmódban (SDP-Shielded Differential Pair). Az egyik vezetékpár az információ vételéért, a másik az átvitelért felelős. A működési elv hasonló a Serial ATA-hoz, az eszközök mindkét irányban teljes sávszélességet kapnak. Az ötödik vezeték „földelés”.
Az Universal Serial Bus (USB) szabványok megjelenésének és fejlődésének története
Az USB-busz első megvalósítása előtt alapfelszereltség volt személyi számítógép tartalmaz egy párhuzamos portot, általában nyomtató csatlakoztatására (LPT port), két soros kommunikációs portot ( COM portok), általában egér és modem csatlakoztatásához, és egy port a joystick számára (GAME port). Ez a konfiguráció meglehetősen elfogadható volt a személyi számítógépek korai napjaiban, és sok éven át ez volt a gyakorlati szabvány a berendezésgyártók számára. A fejlődés azonban nem állt meg, a nómenklatúra és a funkcionalitás külső eszközök folyamatosan javult, ami végül a szabványos konfiguráció felülvizsgálatának szükségességéhez vezetett, ami korlátozta a további perifériás eszközök csatlakoztatásának lehetőségét, amely minden nap egyre több lett.
A szabványos I/O portok számának növelésére tett kísérletek nem vezethettek a probléma radikális megoldásához, és felmerült az igény egy olyan új szabvány kidolgozására, amely egyszerű, gyors és kényelmes csatlakoztatást biztosítana számos periféria eszközhöz. különböző célokra bármilyen szabványos konfigurációs számítógéphez, ami végül az univerzális soros busz megjelenéséhez vezetett Univerzális soros busz (USB)
Az első soros interfész specifikáció USB (univerzális soros busz), hívott USB 1.0, megjelent 1996, az arra épülő továbbfejlesztett változat, USB 1.1- V 1998 Az USB 1.0 és USB 1.1 buszok sávszélessége - akár 12 Mbit/s (valójában 1 megabájt másodpercenként) bőven elegendő volt a kis sebességű perifériás eszközökhöz, mint például egy analóg modem, ill. számítógépes egér, azonban nem elegendő a nagy adatátviteli sebességű eszközökhöz, ami ennek a specifikációnak a fő hátránya volt. A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy az univerzális soros busz nagyon sikeres megoldás, amelyet szinte minden számítástechnikai berendezés gyártó a számítógép-perifériák fejlesztésének fő irányaként fogadott el.
BAN BEN 2000 van egy új specifikáció - USB 2.0, már akár 480 Mbit/s (valójában akár 32 megabájt/s) adatátviteli sebességet biztosítva. A specifikáció a korábbi USB 1.X szabvánnyal való teljes kompatibilitást és a legtöbb perifériaeszköz számára meglehetősen elfogadható teljesítményt feltételezett. Fellendülés kezdődik az USB interfésszel felszerelt eszközök gyártásában. A „klasszikus” bemeneti-kimeneti interfészek teljesen kiszorultak, és egzotikussá váltak. Néhány nagysebességű periféria esetében azonban még a sikeres USB 2.0 specifikáció is szűk keresztmetszet maradt, ami a szabvány továbbfejlesztését tette szükségessé.
BAN BEN 2005 Bejelentették az USB vezeték nélküli megvalósításának specifikációját - Vezeték nélküli USB - WUSB, amely lehetővé teszi az eszközök vezeték nélküli csatlakoztatását akár 3 méter távolságból 480 Mbit/s maximális adatátviteli sebesség mellett, és akár 10 méter távolságból 110 Mbit/s maximális sebességgel. A specifikáció nem kapott gyors fejlődést, és nem oldotta meg a növelés problémáját igazi sebesség adatátvitel.
BAN BEN 2006 specifikációt közölték USB-OTG (USB O n- Tő- G o, aminek köszönhetően lehetővé vált két USB eszköz közötti kommunikáció külön USB host nélkül. A gazda szerepét ebben az esetben az egyik periféria látja el. Az okostelefonoknak, digitális fényképezőgépeknek és más mobil eszközöknek gazdagépként és perifériaként is kell működniük. Például, ha egy fényképezőgép USB-n keresztül csatlakozik a számítógéphez, az egy perifériaeszköz, és ha nyomtató van csatlakoztatva, akkor egy gazdagép. Specifikáció támogatás USB-OTG fokozatosan a standard lett mobil eszközök.
2008-ban Megjelent az új univerzális soros busz szabvány végleges specifikációja - USB 3.0. Mint a előző verziók A busz megvalósítása, az elektromos és funkcionális kompatibilitás a korábbi szabványokkal biztosított. Az USB 3.0 adatátviteli sebessége tízszeresére nőtt – akár 5 Gbps-ra. Az interfészkábelhez 4 további mag került, ezek érintkezői a korábbi szabványok 4 érintkezőjétől külön kerültek elhelyezésre, egy további érintkezősorban. A megnövelt adatátviteli sebesség mellett USB busz A korábbi szabványokhoz képest megnövekedett áramerősség is jellemzi az áramkörben. Az USB 3.0 buszon keresztüli maximális adatátviteli sebesség szinte minden sorozatban gyártott perifériás számítógép számára elfogadhatóvá vált.
BAN BEN 2013 A következő interfész specifikáció került elfogadásra: USB 3.1, melynek adatátviteli sebessége elérheti a 10 Gbit/s-ot. Emellett megjelent egy kompakt, 24 tűs USB-csatlakozó C típusú, amely szimmetrikus, így a kábel mindkét oldalon behelyezhető.
Az USB 3.1 szabvány megjelenésével az USB Implementers Forum (USB-IF) bejelentette, hogy az akár 5 Gbps (SuperSpeed) USB 3.0 csatlakozókat ezentúl az USB 3.1 Gen 1, az új USB 3.1 csatlakozókat pedig gyorsabban besorolják. 10 Gbps s-ig (SuperSpeed USB 10 Gbps) – mint az USB 3.1 Gen 2. Az USB 3.1 szabvány visszafelé kompatibilis az USB 3.0 és USB 2.0 szabványokkal.
BAN BEN 2017 évben az USB Implementers Forum (USB-IF) közzétett egy specifikációt USB 3.2. A maximális átviteli sebesség 10 Gbit/s. Az USB 3.2 azonban lehetővé teszi két kapcsolat egyesítését ( Kétsávos működés), lehetővé téve az elméleti átviteli sebesség 20 Gbit/s-ra növelését. Ennek a funkciónak a megvalósítása opcionális, azaz hardverszintű támogatása az adott gyártótól és műszaki igénytől függ, ami különbözik például egy nyomtató és egy hordozható készülék esetében. merevlemez. Ennek a módnak a megvalósítása csak használatkor biztosított USB Type-C.
www.usb.org- USB specifikációs dokumentáció fejlesztőknek angol nyelven.
Meg kell jegyezni, hogy volt, és még mindig létezik alternatívája az USB-busznak. Még mielőtt megjelent, Apple cég kidolgozta a soros busz specifikációt FireWire(másik név - iLink), amelyet 1995-ben az American Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) szabványosított 1394. szám alatt. IEEE 1394 három üzemmódban működhet: akár 100, 200 és 400 Mbit/s adatátviteli sebességgel. A magas költségek és az USB-nél bonyolultabb megvalósítás miatt azonban ez a fajta nagy sebességű soros busz nem terjedt el széles körben, és fokozatosan felváltja az USB 2.0 - USB 3.2.
Az Universal Serial Bus (USB) perifériaeszközök általános működési elvei
Az USB interfész olyan sikeres megoldásnak bizonyult, hogy a mobiltelefontól a webkameráig vagy a hordozható merevlemezig szinte minden perifériával felszerelték. A legelterjedtebb eszközök (eddig) azok, amelyek USB támogatás 2.0. Az USB 3.0 – 3.1 azonban nagyobb igény a nagy sebességű eszközökre, ahol ez lesz a fő, fokozatosan felváltva az USB 2.0-t.
Az USB-támogatással rendelkező perifériás eszközöket, ha számítógéphez csatlakozik, a rendszer automatikusan felismeri (különösen a meghajtószoftvert és a busz sávszélességét), és felhasználói beavatkozás nélkül készen állnak a használatra. Előfordulhat, hogy az alacsony fogyasztású eszközök (500 mA-ig) nem rendelkeznek saját tápegységgel, és közvetlenül az USB-buszról táplálják őket.
Az USB használata szükségtelenné teszi a számítógép házának eltávolítását további perifériák telepítéséhez, és nem kell bonyolult beállításokat végezni a telepítésük során.
Az USB kiküszöböli a csatlakoztatott eszközök számának korlátozásával kapcsolatos problémát. Nál nél USB használatával Egyszerre akár 127 eszköz is működhet a számítógéppel.
Az USB lehetővé teszi az üzem közbeni csatlakoztatást. Ehhez nem szükséges először a számítógép kikapcsolása, majd az eszköz csatlakoztatása, a számítógép újraindítása és a telepített perifériás eszközök konfigurálása. Egy periféria leválasztásához nem kell a fent leírt fordított eljárást követnie.
Egyszerűen fogalmazva, az USB lehetővé teszi az összes előny tényleges kihasználását modern technológia"plug and Play" Az USB 1.x-hez tervezett eszközök USB 2.0 vezérlőkkel működhetnek. és USB 3.0
Periféria csatlakoztatásakor hardveres megszakítás jön létre, és a vezérlést a HCD-illesztőprogram veszi át ( Gazdavezérlő illesztőprogramja) USB vezérlő (USB Host Controller - UHC), amely jelenleg az összes gyártott alaplapi lapkakészletbe integrálva van. Lekérdezi a készüléket és azonosító információkat kap tőle, amelyek alapján az irányítást átadja a járművezetői szerviznek ez a típus eszközöket. Az UHC vezérlőnek van egy root hubja (Hub), amely kapcsolatot biztosít az USB eszközbuszhoz.
Hub (USB HUB).
A csatlakozási pontokat ún portok. A porthoz egy másik hub is csatlakoztatható eszközként. Minden hubnak van egy kimenő portja ( upstream port), csatlakoztassa a fő vezérlőhöz és a lefelé irányuló portokhoz ( lefelé irányuló kikötő) perifériás eszközök csatlakoztatásához. A hubok képesek észlelni, csatlakozni és lecsatlakozni minden egyes lefelé irányuló porton, és áramelosztást biztosítanak a lefelé irányuló eszközök számára. A lefelé irányuló portok mindegyike külön-külön engedélyezhető és konfigurálható teljes vagy alacsony sebességre. A hub két blokkból áll: a hub vezérlőből és a hub repeaterből. Az átjátszó egy protokoll által vezérelt kapcsoló az uplink port és a downlink portok között. A hub hardvert is tartalmaz a fordítás támogatásához a kezdeti állapotés a kapcsolatok szüneteltetése/folytatása. A vezérlő interfészregisztereket biztosít, amelyek lehetővé teszik az adatátvitelt a fő vezérlőhöz és onnan. A hub meghatározott állapota és vezérlőparancsai lehetővé teszik a gazdagép processzor számára a hub konfigurálását, valamint a portok figyelését és kezelését.
A külső hubok saját tápegységgel rendelkezhetnek, vagy az USB-buszról táplálhatók.
USB kábelek és csatlakozók
Az A típusú csatlakozók számítógéphez vagy hubhoz való csatlakozásra szolgálnak. A B típusú csatlakozók a perifériás eszközök csatlakoztatására szolgálnak.
Az összes egymáshoz csatlakoztatható USB-csatlakozót úgy tervezték, hogy együttműködjenek.
Az USB 2.0 csatlakozó összes érintkezője elektromosan kompatibilis az USB 3.0 csatlakozó megfelelő érintkezőivel. Ugyanakkor az USB 3.0 csatlakozó további érintkezőkkel rendelkezik, amelyek nem felelnek meg USB csatlakozó 2.0, ezért a különböző verziójú csatlakozók csatlakoztatásakor „extra” érintkezők nem kerülnek felhasználásra, biztosítva normál munka csatlakozások 2.0 verziója. Az USB 3.0 Type A és az USB 2.0 Type A közötti összes aljzatot és csatlakozót úgy tervezték, hogy együtt működjenek. Az USB 3.0 Type B aljzat valamivel nagyobb, mint ami egy USB 2.0 Type B és korábbi csatlakozókhoz kellene. Ugyanakkor ezekhez az aljzatokhoz ilyen típusú dugót is csatlakoztathatunk. Ennek megfelelően az USB 3.0 B típusú csatlakozóval rendelkező periféria számítógéphez történő csatlakoztatásához mindkét típusú kábelt használhatja, de az USB 2.0 B típusú csatlakozóval rendelkező eszközhöz csak USB 2.0 kábelt. Az eSATA/USB Combo-nak nevezett eSATAp aljzatok, vagyis amelyek USB-dugót csatlakoztathatnak hozzájuk, képesek USB A típusú dugók csatlakoztatására: USB 2.0 és USB 3.0, de USB 2.0 sebességű módban.
A C típusú USB-csatlakozók a perifériákhoz és a számítógépekhez egyaránt csatlakozást biztosítanak, helyettesítve a korábbi USB-szabványok különféle A és B típusú csatlakozóit és kábeleit, és a jövőbeni bővítési lehetőségeket is biztosítják. A 24 tűs kétoldalas csatlakozó meglehetősen kompakt, méretében közel áll az USB 2.0 szabvány micro-B csatlakozóihoz. A csatlakozó mérete 8,4 mm x 2,6 mm. A csatlakozó 4 pár érintkezőt biztosít a tápellátáshoz és a földeléshez, két differenciálpár D+/D- a SuperSpeednél kisebb sebességű adatátvitelhez (C típusú kábeleknél csak az egyik pár van csatlakoztatva), négy differenciálpár a nagy sebességű SuperSpeed jelek, két segédérintkező (oldalsáv), két konfigurációs érintkező a kábel tájolásának meghatározásához, egy dedikált konfigurációs adatcsatorna (BMC kódolás - kétfázisú jelkód) és egy +5 V-os táp érintkező az aktív kábelekhez.
Csatlakozóérintkezők és USB Type-C kábelelrendezés
| Con. | Név | Leírás | Con. | Név | Leírás | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Földelés | B12 | GND | Földelés | ||
| A2 | SSTXp1 | Diff. pár No. 1 SuperSpeed, váltó, pozitív | B11 | SSRXp1 | Diff. pár No. 2 SuperSpeed, vétel, pozitív | ||
| A3 | SSTXn1 | Diff. pár No. 1 SuperSpeed, sebességváltó, negatív | B10 | SSRXn1 | Diff. pár No. 2 SuperSpeed, vétel, negatív | ||
| A4 | V BUSZ | Táplálás | B9 | V BUSZ | Táplálás | ||
| A5 | CC1 | Konfigurációs csatorna | B8 | SBU2 | 2. oldalsáv (SBU) | ||
| A6 | Dp1 | Diff. nem SuperSpeed pár, 1. pozíció, pozitív | B7 | Dn2 | Diff. nem SuperSpeed pár, 2. pozíció, negatív | ||
| A7 | Dn1 | Diff. nem SuperSpeed pár, 1. pozíció, negatív | B6 | Dp2 | Diff. nem SuperSpeed pár, 2. pozíció, pozitív | ||
| A8 | SBU1 | 1. oldalsáv (SBU) | B5 | CC2 | Konfigurációs csatorna | ||
| A9 | V BUSZ | Táplálás | B4 | V BUSZ | Táplálás | ||
| A10 | SSRXn2 | Diff. pár No. 4 SuperSpeed, sebességváltó, negatív | B3 | SSTXn2 | Diff. pár No. 3 SuperSpeed, vétel, negatív | ||
| A11 | SSRXp2 | Diff. pár No. 4 SuperSpeed, váltó, pozitív | B2 | SSTXp2 | Diff. pár No. 3 SuperSpeed, vétel, pozitív | ||
| A12 | GND | Földelés | B1 | GND | Földelés |
||
|
|||||||
| A kábel 1. számú csatlakozója C típusú | Kábel C típusú | A kábel 2-es csatlakozója C típusú | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kapcsolatba lépni | Név | Vezetőhüvely színe | Név | Leírás | Kapcsolatba lépni | Név | |
| Fonat | Képernyő | Kábelfonat | Képernyő | Külső kábelfonat | Fonat | Képernyő | |
| A1, B1, A12, B12 | GND | Ónozott | GND_PWRrt1 GND_PWRRt2 |
Közös föld> | A1, B1, A12, B12 | GND | |
| A4, B4, A9, B9 | V BUSZ | Piros | PWR_V 1. BUS PWR_V 2. BUS |
V BUS tápegység | A4, B4, A9, B9 | V BUSZ | |
| B5 | V CONN | Sárga |
PWR_V CONN | V CONN teljesítmény | B5 | V CONN | |
| A5 | CC | Kék | CC | Konfigurációs csatorna | A5 | CC | |
| A6 | Dp1 | fehér | UTP_Dp | Árnyékolatlan differenciálpár, pozitív | A6 | Dp1 | |
| A7 | Dn1 | Zöld | UTP_Dn | Árnyékolatlan differenciálpár, negatív | A7 | Dn1 | |
| A8 | SBU1 | Piros | SBU_A | A adatsáv | B8 | SBU2 | |
| B8 | SBU2 | Fekete | SBU_B | B adatsáv | A8 | SBU1 | |
| A2 | SSTXp1 | sárga* | SDPp1 | Árnyékolt differenciálpár #1, pozitív | B11 | SSRXp1 | |
| A3 | SSTXn1 | barna* | SDPn1 | Árnyékolt differenciálpár #1, negatív | B10 | SSRXn1 | |
| B11 | SSRXp1 | zöld* | SDPp2 | Árnyékolt differenciálpár #2, pozitív | A2 | SSTXp1 | |
| B10 | SSRXn1 | Narancs * | SDPn2 | Árnyékolt differenciálpár #2, negatív | A3 | SSTXn1 | |
| B2 | SSTXp2 | Fehér * | SDPp3 | Árnyékolt differenciálpár #3, pozitív | A11 | SSRXp2 | |
| B3 | SSTXn2 | fekete* | SDPn3 | Árnyékolt differenciálpár #3, negatív | A10 | SSRXn2 | |
| A11 | SSRXp2 | piros* | SDPp4 | Árnyékolt differenciálpár #4, pozitív | B2 | SSTXp2 | |
| A10 | SSRXn2 | kék* | SDPn4 | Árnyékolt differenciálpár #4, negatív | B3 | SSTXn2 | |
| * A szabvány nem határozza meg a vezetőburkolat színeit | |||||||
Ha régi eszközöket szeretne USB Type-C csatlakozóval ellátott számítógépekhez csatlakoztatni, akkor olyan kábelre vagy adapterre van szükség, amelynek egyik végén A vagy B típusú dugó vagy csatlakozó, a másik végén pedig C típusú USB csatlakozó található. A szabvány nem engedélyezi az USB Type-C csatlakozóval rendelkező adaptereket, mivel ezek használata „sok helytelen és potenciálisan veszélyes” kábelkombinációt hozhat létre.
A két C típusú csatlakozóval ellátott USB 3.1 kábeleknek teljes mértékben meg kell felelniük a specifikációnak – tartalmazniuk kell az összes szükséges vezetéket, aktívnak kell lenniük, tartalmazniuk kell egy elektronikus azonosító chipet listázó funkcióazonosítókat a csatornakonfigurációtól és a gyártó által meghatározott üzenetektől (VDM) függően. a specifikációból USB tápellátás Szállítás 2.0. Az USB Type-C csatlakozóval rendelkező eszközök a fő tápegység mellett opcionálisan támogatják az 1,5 vagy 3 amperes áramerősségű tápsíneket 5 voltos feszültség mellett. A tápegységeknek hirdetniük kell a megnövelt áramok leadásának képességét a konfigurációs csatornán, vagy teljes mértékben támogatniuk kell az USB Power Delivery specifikációt a konfigurációs tűn (BMC kódolás) vagy a régebbi, BFSK-ként kódolt jeleket a VBUS érintkezőn keresztül. Azok az USB 2.0 kábelek, amelyek nem támogatják a SuperSpeed buszt, nem tartalmazhatnak elektronikus azonosító chipet, hacsak nem képesek 5 amperes áramot szállítani.
Az USB Type-C csatlakozó specifikációjának 1.0-s verzióját az USB Developers Forum tette közzé 2014 augusztusában. Körülbelül az USB 3.1 specifikációval egy időben fejlesztették ki.
Az USB Type-C csatlakozó használata nem feltétlenül jelenti azt, hogy az eszköz megvalósítja a nagy sebességű USB 3.1 Gen1/Gen2 szabványt vagy az USB Power Delivery protokollt.
Az univerzális soros busz a legelterjedtebb és valószínűleg a legsikeresebb számítógépes interfész perifériás eszközök számára a számítástechnikai berendezések fejlődésének teljes történetében, amint azt az USB-eszközök hatalmas száma is bizonyítja, amelyek közül néhány kissé kissé tűnhet.
Felület USB (Universal Serial Bus – Univerzális soros interfész) perifériás eszközök személyi számítógéphez történő csatlakoztatására szolgál. Lehetővé teszi az információcserét a perifériás eszközökkel három sebességgel (specifikáció USB 2.0):
- Alacsony sebesség ( Alacsony sebesség- LS) - 1,5 Mbit/s;
- Teljes sebesség ( Teljes sebesség- FS) - 12 Mbit/s;
- Magassebesség ( Magassebesség- HS) - 480 Mbit/s.
USB interfész csatlakozik házigazda (házigazda) és eszközök. A gazdagép a személyi számítógépen belül található, és a teljes interfész működését vezérli. Ha egynél több eszközt szeretne csatlakoztatni egy USB-porthoz, használja csomópontok (kerékagy- olyan eszköz, amely kapcsolatot biztosít más eszközök interfészével). Root hub (gyökér hub) a számítógép belsejében található, és közvetlenül kapcsolódik a gazdagéphez. Az USB interfész speciális kifejezést használ "funkció" - ez egy logikailag teljes eszköz, amely meghatározott funkciót lát el. Az USB interfész topológiája 7 szintből áll ( szint): az első szint tartalmazza a gazdagépet és a root hubot, az utolsó szinten pedig csak a funkciókat. A hubot és egy vagy több funkciót tartalmazó eszközt hívják összetett (összetett készülék).
A hub vagy funkció azon portját, amely egy magasabb szintű hubhoz csatlakozik, upstream portnak nevezzük ( upstream port), és azt a hub portot, amely egy alacsonyabb szintű hubhoz vagy funkcióhoz csatlakozik, downstream portnak ( lefelé irányuló kikötő).
Minden adatátvitelt az interfészen keresztül a gazdagép kezdeményez. Az adatok továbbítása csomagok formájában történik. Az USB interfész többféle csomagot használ:
- jel-csomag (token csomag) leírja az adatátvitel típusát és irányát, az eszköz címét és a végpont sorozatszámát (a CT az USB-eszköz címezhető része); A szolgáltatáscsomagok többféle típusban kaphatók: BAN BEN, KI, SOF, BEÁLLÍT;
- adatcsomag (adatcsomag) tartalmazza a továbbított adatokat;
- jóváhagyási csomag (kézfogás csomag) az adattovábbítás eredményeinek jelentésére szolgál; Többféle illeszkedő csomag létezik: ACK, N.A.K., STALL.
Az USB interfész többféle információátvitelt használ.
- A továbbítás szabályozása (vezérlés átadása) az eszközkonfigurációhoz, valamint más eszközspecifikushoz használatos konkrét eszköz célokat.
- Folyó (tömeges átvitel) viszonylag nagy mennyiségű információ továbbítására szolgál.
- A továbbítás megszakítása (megszakított átvitel) viszonylag kis mennyiségű információ továbbítására szolgál, amihez fontos az időben történő továbbítás. Korlátozott időtartamú és magasabb prioritású, mint más típusú átutalások.
- Izokron továbbítás (izokron transzfer) valós idejű streamelésnek is nevezik. Az ilyen átvitel során továbbított információ valós időskálát igényel létrehozásuk, átvitelük és vételük során.
Streaming átvitelek
Garantált hibamentes adatátvitel jellemzi a gazdagép és a funkció között az átvitel során fellépő hibák észlelésével és az információk újbóli lekérésével.
Amikor a gazdagép készen áll az adatok fogadására egy függvénytől, zászlócsomagot küld a függvénynek BAN BEN-nejlonzacskó. Erre válaszul az adatátviteli fázisban lévő funkció egy adatcsomagot továbbít a gazdagépnek, vagy ha ezt nem tudja megtenni, N.A.K.- vagy STALL-nejlonzacskó. N.A.K.-a csomag azt jelenti, hogy a funkció átmenetileg nem áll készen az adatátvitelre, és STALL- a csomag jelzi a host beavatkozás szükségességét. Ha a gazdagép sikeresen megkapta az adatokat, akkor az egyeztetési fázisban függvényeket küld ACK
Amikor a gazdagép készen áll az adatok továbbítására, funkciókat küld KI-adatcsomag kíséretében. Ha a funkció sikeresen fogadta az adatokat, elküldi a gazdagépnek ACK-csomag, egyébként elküldve NAK- vagy STALL-nejlonzacskó.
Ellenőrzési átvitel
legalább két szakaszból áll: Beállítási szakaszÉs állapot szakaszban. Közöttük is lehet adatátviteli szakasz. Beállítási szakasz teljesítésére szokott tranzakciók BEÁLLÍTÁSA, melynek során információ kerül elküldésre a CT-vezérlő funkciónak. SETUP tranzakció tartalmaz BEÁLLÍT-nejlonzacskó ,
adatcsomag és koordinációs csomag. Ha a függvény sikeresen fogadta az adatcsomagot, akkor elküldi a gazdagépnek ACK-nejlonzacskó. Ellenkező esetben a tranzakció befejeződik.
BAN BEN adatátviteli szakaszok a vezérlőátvitelek egyet vagy többet tartalmaznak BAN BEN- vagy KI- tranzakciók, amelyek átviteli elve ugyanaz, mint a streaming átviteleknél. Az adatátviteli szakaszban minden tranzakciót egy irányban kell végrehajtani.
BAN BEN állapot szakaszban megtörténik az utolsó tranzakció, amely ugyanazokat az elveket használja, mint a streaming átviteleknél. Ennek a tranzakciónak az iránya az ellenkezője az adatátviteli szakaszban használt iránynak. Az állapot szakasz a BEÁLLÍTÁS szakasz és az adatátviteli szakasz eredményének jelentésére szolgál. Az állapotinformációkat mindig átadja a függvény a gazdagépnek. Nál nél ellenőrzési rekord (Írásátvitel vezérlése) állapotinformáció továbbítása a tranzakció állapotszakaszának adatátviteli szakaszában történik. Nál nél vezérlő olvasás (Az olvasási átvitel vezérlése) állapotinformációkat ad vissza a tranzakció állapotegyeztetési fázisában, miután a gazdagép nulla hosszúságú adatcsomagot küldött az előző adatátviteli fázisban.
Az átvitelek megszakítása
tartalmazhat BAN BEN- vagy KI- továbbítás. Kézhezvételét követően BAN BEN- A csomag funkció visszaadhat egy csomagot adatokkal, N.A.K.-csomag ill STALL-nejlonzacskó. Ha a függvény nem rendelkezik megszakítást igénylő információval, akkor az adatátviteli fázisban a függvény visszatér N.A.K.-nejlonzacskó. Ha a CT működését megszakítással felfüggesztjük, akkor a függvény visszatér STALL-nejlonzacskó. Ha megszakításra van szükség, a függvény visszaadja a szükséges információkat az adatátviteli fázisban. Ha a gazdagép sikeresen megkapta az adatokat, akkor elküldi ACK-nejlonzacskó. Ellenkező esetben a tárgyalási csomagot nem a gazdagép küldi el.
Izokron tranzakciók
tartalmaz tulajdonságok átadási fázisaÉs adatátviteli fázis, de nincs koordinációs fázisok. Gazda küld BAN BEN- vagy KI-jel, amely után a CT adatátvitel fázisában (for BAN BEN-jel) vagy host (for KI-jel) küld adatokat. Az izokron tranzakciók nem támogatják az egyeztetési fázist és az adatok újraküldését hiba esetén.
Tekintettel arra, hogy az USB interfész összetett információcsere protokollt valósít meg, az USB interfésszel rendelkező interfész eszközhöz olyan mikroprocesszor egység szükséges, amely támogatja a protokollt. Ezért az interfész eszköz fejlesztése során a fő lehetőség egy olyan mikrokontroller használata, amely támogatja az Exchange protokollt. Jelenleg az összes nagyobb mikrokontrollergyártó gyárt olyan termékeket, amelyek tartalmaznak USB-egységet.
|
Nagy sebességű jelzési bitsebesség - 12 Mb/s - Maximális kábelhossz nagy sebességű jelzési bitsebességhez - 5 m - Alacsony sebességű jelzési bitsebesség - 1,5 Mb/s - Maximális kábelhossz kis sebességű jelzés bitsebességű átviteli sebességéhez - 3 m - Maximálisan csatlakoztatott eszközök (többszörözőket is beleértve) - 127 - Lehetőség van különböző adatátviteli sebességű eszközök csatlakoztatására - Nem kell a felhasználónak további elemeket telepítenie, például lezárókat az SCSI-hez - Tápfeszültség perifériákhoz - 5 V - Maximális áramfelvétel eszközönként - 500 mA
USB 1.1 és 2.0 csatlakozó kábelezés
Az USB-jelek továbbítása egy árnyékolt négyeres kábel két vezetékén keresztül történik.
Itt :
GND- „tok” áramkör a perifériás eszközök táplálására V BUSZ- +5V tápáramkörökhöz is Bus D+ adatátvitelre tervezték
Gumi D- adatok fogadására.
Az usb 2.0 hátrányai
Bár az USB 2.0 maximális adatátviteli sebessége 480 Mbps (60 MB/s), a való életben irreális ilyen sebességet elérni (a gyakorlatban ~33,5 MB/s). Ennek oka az USB-busz nagy késése az adatátvitel kérése és az átvitel tényleges megkezdése között. Például a FireWire busz, bár annak alacsonyabb a csúcsa áteresztőképesség A 400 Mbps, ami 80 Mbps-al (10 MB/s) kevesebb, mint az USB 2.0, valójában nagyobb átviteli sebességet tesz lehetővé a merevlemezekkel és egyéb tárolóeszközökkel való adatcseréhez. Ebben a tekintetben a különféle mobil meghajtókat régóta korlátozza az USB 2.0 nem megfelelő gyakorlati sávszélessége.
Az USB 3.0 legjelentősebb előnye a nagyobb sebesség (akár 5 Gbps), amely 10-szer gyorsabb, mint a régebbi port. Az új felület javította az energiamegtakarítást. Ez lehetővé teszi, hogy a meghajtó alvó üzemmódba lépjen, amikor nincs használatban. Lehetőség van egyidejűleg kétirányú adatátvitelre. Ez nagyobb sebességet biztosít, ha több eszközt csatlakoztat egy porthoz (osztja a portot). Elágazhat hub segítségével (a hub olyan eszköz, amely egy portról 3-6 portra ágazik). Most, ha csatlakoztatja a hubot egy USB 3.0 porthoz, és több eszközt (például flash meghajtót) csatlakoztat a hubhoz, és egyidejűleg adatátvitelt hajt végre, látni fogja, hogy a sebesség sokkal nagyobb lesz, mint az USB-nél volt. 2.0 interfész. Van egy jellemző, ami lehet plusz és mínusz is. Az USB 3.0 interfész 900 mA-re növelte az áramerősséget, az USB 2.0 pedig 500 mA áramerősséggel működik. Ez előnyt jelent az USB 3.0-ra adaptált eszközök esetében, de egy kis mínusz, hogy a gyengébb eszközök, például egy telefon töltésekor fennállhat a veszély. Az új interfész fizikai hátránya a kábel mérete. A nagy sebesség fenntartása érdekében a kábel vastagabb és rövidebb lett (3 méternél nem lehet hosszabb), mint az USB 2.0. Fontos megjegyezni, hogy a különböző USB interfésszel rendelkező eszközök ezt teszik munka jó és nem lehet probléma. De ne gondolja, hogy a sebesség megnő, ha az USB 3.0-t egy régebbi porthoz csatlakoztatja, vagy egy régebbi interfészkábelt egy új porthoz. Az adatátviteli sebesség megegyezik a leggyengébb port sebességével.
Sziasztok. Néha az embereket érdekli, hogy miben különbözik az USB 3.0 az USB 2.0-tól, néha azt akarják megérteni, hogy milyen verziójú vagy típusú USB-csatlakozó van a számítógépükön, milyen dinoszaurusz az USB 1.0 és így tovább. Haladjunk egy kicsit mélyebben ebben a témában.
Az USB szabvány a 90-es évek közepén jelent meg. Megfejtve USB Itt van, hogyan - univerzális soros busz. Ezt a szabványt kifejezetten a perifériás eszközök és a számítógép közötti kommunikációra fejlesztették ki, és jelenleg vezető helyet foglal el az összes kommunikációs interfész között. Ez nem meglepő. Manapság nehéz elképzelni bármilyen eszközt USB-csatlakozó nélkül, bár ezek a csatlakozók különböző típusúak.
Az USB csatlakozók típusai
Manapság meglehetősen sokféle USB-csatlakozó létezik. Van, amelyik gyakoribb, van, amelyik kevésbé. Na mindegy, vessünk egy pillantást rájuk.
USBtípus-A– az egyik legelterjedtebb USB-csatlakozótípus. Lehet, hogy láttad őt a házadban, a háztömbön töltőés nem csak. Sokféle felhasználása van. Segítségével egereket és billentyűzeteket csatlakoztathat számítógéphez (vagy más eszközhöz), flash meghajtókhoz, külső meghajtókhoz, okostelefonokhoz stb. Ez a lista sokáig folytatható, ha jobban belegondolunk.
USBtípus-B– a csatlakozót elsősorban nyomtató vagy egyéb eszközök számítógéphez való csatlakoztatására használják perifériák. Sokkal kevesebb terjesztést kapott, mint USB típusú A.
Mini USB A Micro USB megjelenése előtt meglehetősen gyakori volt a mobileszközökön. Manapság nagyon ritka, de néhány régebbi készüléken még mindig megtalálható. A hordozható hangszórómon a Mini USB-csatlakozó áramot kap az akkumulátor töltéséhez. Ezt a hangszórót kb 5 éve vettem (strapabírónak bizonyult).
Micro USB immár okostelefonokon és mobiltelefonok szinte minden gyártó. Ez az USB-csatlakozó hihetetlen népszerűségre tett szert a mobileszközök körében. Az USB Type-C azonban fokozatosan átveszi a helyét.
USB 1.0 verzió – Régészeti ásatások
Az USB szabvány ükapja az USB 1.0 1995 hideg novemberében született. De kicsit korán született, és nem szerzett nagy népszerűséget. Ám öccse, az USB 1.1, aki három évvel később született, életképesebb példány volt, és elegendő figyelmet tudott magára vonni.
Ami a műszaki részt illeti, az adatátviteli sebesség kicsi volt, de az akkori szabványok szerint ez a sebesség több mint elegendő. A sebesség elérte a 12 Mbit/s-ot, és ez nagy áteresztőképességű módban történt.
Az USB 2.0 és az USB 3.0 csatlakozók közötti különbségek
Az USB 2.0 és az USB 3.0 két teljesen modern USB szabvány, amelyeket ma már mindenhol használnak a számítógépekben és laptopokban. Az USB 3.0 természetesen újabb és gyorsabb, és visszafelé is teljesen kompatibilis az USB 2.0 eszközökkel. De a sebesség ebben az esetben az USB 2.0 szabvány szerinti maximális sebességre korlátozódik.
Elméletileg az USB 3.0 átviteli sebessége körülbelül 10-szer gyorsabb, mint az USB 2.0 (5 Gbps vs. 480 Mbps). A gyakorlatban azonban az eszközök közötti információcsere sebességét gyakran maguk az eszközök korlátozzák. Bár általában az USB 3.0 még mindig nyer.
Technikai különbségek
Bár az USB 2.0 és USB 3.0 szabványok visszafelé kompatibilisek, mégis vannak technikai különbségek. Az USB 2.0 4 érintkezővel rendelkezik – 2 az eszközök táplálására és 2 az adatátvitelre. Ez a 4 érintkező megmarad az USB 3.0 szabványban. De rajtuk kívül további 4 névjegy került hozzáadásra, amelyek szükségesek a nagy adatátviteli sebességhez és még sok máshoz gyors töltés eszközöket. Az USB 3.0 egyébként akár 1 Amper áramerősséggel is működhet.
Ennek eredményeként az USB 3.0 szabványú kábel vastagabb lett, és a hossza már nem haladja meg a 3 métert (USB 2.0 esetén maximális hossza elérte az 5 métert). De sokkal gyorsabban töltheti okostelefonját, még akkor is, ha több okostelefont csatlakoztat egy csatlakozóhoz egy elosztón keresztül.
A gyártók természetesen ügyeltek a vizuális különbségekre. Nem kell a csomagolást keresgélned alaplap hogy megtudja, mely USB szabványokat támogatja. És ehhez nem kell belépnie a számítógép beállításaiba vagy az eszközkezelőbe. Csak nézze meg a csatlakozó színét. Az USB 3.0 csatlakozó szinte mindig kék. Nagyon ritkán vörös is. Míg az USB 2.0 szinte mindig fekete.
Így most egyetlen gyors pillantással megállapíthatja, hogy USB 2.0 vagy USB 3.0 van-e a laptopján.
Valószínűleg ezzel véget is ért a beszélgetés arról, hogy miben különbözik az USB 2.0 az USB 3.0-tól.
Következtetés
Mit tanultunk ebből a cikkből? Ez az USB adatátviteli szabványokra oszlik, amelyek adatátviteli sebességükben különböznek egymástól. És azt is, hogy az USB-n számos csatlakozótípus található.
És a legérdekesebb dolog, amit elfelejtettem megemlíteni a cikkben, az az, hogy a csatlakozók típusai az alábbiak szerint kombinálhatók. Előfordulhat, hogy egy teljes méretű USB-típusú A és egy teljes méretű USB-típusú B, míg van (de ritka) A-típusú mikro-USB és B-típusú mikro-USB (nagyon gyakori). Az A típusú USB működhet az USB 2.0 protokollal, vagy esetleg az USB 3.0 protokollal. Általában, ha akarod, összezavarodhatsz.
És ha aggódik amiatt, hogy melyik csatlakozót érdemes választani egy USB 2.0 vagy USB 3.0 laptopot, akkor ne aggódjon. Most már minden modern laptop és számítógép fel van szerelve mindkét típusú USB-vel. Például a laptopomon két USB 2.0 csatlakozó és egy USB 3.0 csatlakozó van. És mindhárom csatlakozó A típusú USB.
Ilyenek – USB!
A végére olvastad?
Hasznos volt ez a cikk?
Nem igazán
Pontosan mi nem tetszett? Hiányos vagy hamis volt a cikk?
Írja meg kommentben, és ígérjük, hogy javítunk!
