Tekniske egenskaper USB-funksjoner. Universal Serial Bus USB 2.0-protokoll
På slutten av 2008. Som du kanskje forventer, har den nye standarden økt gjennomstrømmingen, selv om økningen ikke er like betydelig som 40x økningen i hastighet ved overgang fra USB 1.1 til USB 2.0. Uansett er en 10x økning i gjennomstrømming velkommen. USB 3.0 støtter maksimal overføringshastighet på 5 Gbit/s. Gjennomstrømningen er nesten dobbelt så høy som den moderne Serial ATA-standarden (3 Gbit/s, tatt i betraktning overføring av redundant informasjon).
USB 3.0-logo
Hver entusiast vil bekrefte at USB 2.0-grensesnittet er det viktigste " flaskehals» moderne datamaskiner og bærbare datamaskiner, siden dens høyeste "netto" gjennomstrømning varierer fra 30 til 35 MB/s. Men moderne har 3,5" harddisk for stasjonære PC-er har overføringshastigheten allerede oversteget 100 MB/s (2,5-tommers modeller for bærbare datamaskiner dukker også opp og nærmer seg dette nivået). Høyhastighets solid-state-stasjoner har overskredet terskelen på 200 MB/s. Og 5 Gbit/s (eller 5120 Mbit/s) tilsvarer 640 MB/s.
Det tror vi ikke i overskuelig fremtid harddisker vil nærme seg nivået på 600 MB/s, men de neste generasjonene solid state-stasjoner kan overstige dette tallet i løpet av bare noen få år. Å øke gjennomstrømningen blir stadig viktigere ettersom mengden informasjon øker og tiden det tar å sikkerhetskopiere den øker tilsvarende. Jo raskere lagringen fungerer, jo kortere sikkerhetskopieringstiden vil være, desto lettere blir det å lage "vinduer" i sikkerhetskopieringsskjemaet.
Tabell for hastighetssammenligning USB-egenskaper 1.0 – 3.0
Digitale videokameraer kan i dag ta opp og lagre gigabyte med videodata. Andelen HD-videokameraer øker, og de krever større og raskere lagring for å ta opp store datamengder. Hvis du bruker USB 2.0, vil det kreve mye tid å overføre flere titalls gigabyte med videodata til en datamaskin for redigering. USB Implementers Forum mener at båndbredde vil forbli grunnleggende viktig, og USB 3.0 vil være tilstrekkelig for alle forbrukerenheter i løpet av de neste fem årene.
8/10 bit koding
For å sikre pålitelig dataoverføring USB 3.0-grensesnitt bruker 8/10 bit koding, kjent for oss, for eksempel fra Serial ATA. En byte (8 bits) overføres ved hjelp av 10-bits koding, noe som forbedrer overføringspålitelighet på bekostning av gjennomstrømming. Derfor utføres overgangen fra bit til byte med forholdet 10:1 i stedet for 8:1.
Sammenligning av USB 1.x – 3.0 båndbredde og konkurrenter
Strømsparingsmoduser
Sikkert, Hoved mål grensesnitt USB 3.0 er å øke tilgjengelig båndbredde, men den nye standarden effektivt optimaliserer energiforbruket. USB 2.0-grensesnittet sjekker hele tiden etter enhetstilgjengelighet, som bruker energi. Derimot har USB 3.0 fire tilkoblingstilstander, kalt U0-U3. Tilkoblingstilstanden U0 tilsvarer aktiv dataoverføring, og U3 setter enheten i "dvale".
Hvis tilkoblingen er inaktiv, vil muligheten til å motta og overføre data i tilstand U1 være deaktivert. Tilstand U2 går ett skritt videre ved å deaktivere den interne klokken. Følgelig kan tilkoblede enheter gå over til U1-tilstand umiddelbart etter at dataoverføringen er fullført, noe som forventes å gi betydelige strømforbruksfordeler sammenlignet med USB 2.0.
Høyere strøm
I tillegg til forskjellige strømforbrukstilstander, standarden USB 3.0 er annerledes fra USB 2.0 og høyere støttet strøm. Hvis USB 2.0 ga en gjeldende terskel på 500 mA, ble begrensningen for den nye standarden flyttet til 900 mA. Tilkoblingsinitieringsstrømmen er økt fra 100 mA for USB 2.0 til 150 mA for USB 3.0. Begge parameterne er ganske viktige for bærbare harddisker, som vanligvis krever litt høyere strøm. Tidligere kunne problemet løses ved å bruke en ekstra USB-plugg, trekke strøm fra to porter, men kun bruke én for dataoverføring, selv om dette brøt med USB 2.0-spesifikasjonene.
Nye kabler, kontakter, fargekoding
USB 3.0-standarden er bakoverkompatibel med USB 2.0, det vil si at pluggene ser ut til å være de samme som vanlige Type A-plugger. USB 2.0-pinnene forblir på samme sted, men det er nå fem nye pinner plassert dypt i kontakten. Dette betyr at du må sette USB 3.0-pluggen helt inn i en USB 3.0-port for å sikre USB 3.0-drift, noe som krever ekstra pinner. Ellers får du USB 2.0-hastighet. USB Implementers Forum anbefaler at produsenter bruker Pantone 300C fargekoding på innsiden av kontakten.
Situasjonen var lik for USB type B-pluggen, selv om forskjellene er visuelt mer merkbare. En USB 3.0-plugg kan identifiseres med fem ekstra pinner.
USB 3.0 bruker ikke fiberoptikk, fordi det er for dyrt for massemarkedet. Derfor har vi den gode gamle kobberkabelen. Imidlertid vil den nå ha ni snarere enn fire ledninger. Dataoverføring utføres over fire av de fem ekstra ledningene i differensialmodus (SDP–Shielded Differential Pair). Ett par ledninger er ansvarlig for å motta informasjon, det andre for overføring. Driftsprinsippet ligner på seriell ATA, med enheter som mottar full båndbredde i begge retninger. Den femte ledningen er "jord".
Historie om fremveksten og utviklingen av Universal Serial Bus (USB) standarder
Før den første implementeringen av USB-bussen dukket opp, standardutstyr personlig datamaskin inkludert en parallellport, vanligvis for tilkobling av en skriver (LPT-port), to serielle kommunikasjonsporter ( COM-porter), vanligvis for å koble til en mus og modem, og en port for en joystick (GAME-port). Denne konfigurasjonen var ganske akseptabel i de første dagene av personlige datamaskiner, og i mange år var det den praktiske standarden for utstyrsprodusenter. Fremgangen sto imidlertid ikke stille, nomenklatur og funksjonalitet eksterne enheter stadig forbedret, noe som til slutt førte til behovet for å revidere standardkonfigurasjonen, noe som begrenset muligheten til å koble til ekstra perifere enheter, som ble mer og mer hver dag.
Forsøk på å øke antallet standard I/O-porter kunne ikke føre til en grunnleggende løsning på problemet, og behovet oppsto for å utvikle en ny standard som ville gi enkel, rask og praktisk tilkobling av et stort antall perifere enheter av forskjellige formål til enhver standard konfigurasjonsdatamaskin, som til slutt førte til bruken av Universal Serial Bus Universal Serial Bus (USB)
Første serielle grensesnittspesifikasjon USB (Universal Serial Bus), kalt USB 1.0, dukket opp i 1996, en forbedret versjon basert på den, USB 1.1- V 1998 Båndbredden til USB 1.0- og USB 1.1-bussene - opptil 12 Mbit/s (faktisk opptil 1 megabyte per sekund) var ganske tilstrekkelig for lavhastighets perifere enheter, for eksempel et analogt modem eller datamus, imidlertid utilstrekkelig for enheter med høye dataoverføringshastigheter, som var den største ulempen med denne spesifikasjonen. Praksis har imidlertid vist at den universelle seriebussen er en svært vellykket løsning, tatt i bruk av nesten alle produsenter av datautstyr som hovedretningen for utvikling av datamaskinperiferiutstyr.
I 2000 det er en ny spesifikasjon - USB 2.0, som allerede gir dataoverføringshastigheter på opptil 480 Mbit/s (faktisk opptil 32 megabyte per sekund). Spesifikasjonen antok full kompatibilitet med den forrige USB 1.X-standarden og ganske akseptabel ytelse for de fleste eksterne enheter. En boom i produksjonen av enheter utstyrt med et USB-grensesnitt begynner. "Klassiske" input-output-grensesnitt ble fullstendig erstattet og ble eksotiske. For noe høyhastighets periferutstyr forble imidlertid selv den vellykkede USB 2.0-spesifikasjonen en flaskehals, noe som krevde videreutvikling av standarden.
I 2005 Spesifikasjonen for den trådløse implementeringen av USB ble annonsert - Trådløs USB - WUSB, slik at du trådløst kan koble til enheter på en avstand på opptil 3 meter med en maksimal dataoverføringshastighet på 480 Mbit/s, og på en avstand på opptil 10 meter med en maksimal hastighet på 110 Mbit/s. Spesifikasjonen fikk ikke rask utvikling og løste ikke problemet med å øke ekte hastighet Data overføring.
I 2006 spesifikasjonen ble annonsert USB-OTG (USB O n- T han- G o, takket være at det ble mulig å kommunisere mellom to USB-enheter uten en separat USB-vert. Vertens rolle i dette tilfellet utføres av en av de perifere enhetene. Smarttelefoner, digitale kameraer og andre mobile enheter må fungere som både en vert og en perifer enhet. For eksempel, når et kamera er koblet til en datamaskin via USB, er det en ekstern enhet, og når en skriver er koblet til, er det en vert. Spesifikasjonsstøtte USB-OTG ble etter hvert standarden for mobile enheter.
I 2008 den endelige spesifikasjonen til den nye universelle seriebussstandarden har dukket opp - USB 3.0. Som i tidligere versjoner implementering av bussen, elektrisk og funksjonell kompatibilitet med tidligere standarder er gitt. Dataoverføringshastigheten for USB 3.0 har økt 10 ganger – opptil 5 Gbps. 4 ekstra kjerner ble lagt til grensesnittkabelen, og kontaktene deres ble lagt ut separat fra de 4 kontaktene i tidligere standarder, i en ekstra kontaktrad. I tillegg til økt dataoverføringshastighet USB-buss Den er også preget av økt strømstyrke i strømkretsen sammenlignet med tidligere standarder. Den maksimale dataoverføringshastigheten over USB 3.0-bussen har blitt akseptabel for nesten alt masseprodusert perifert datautstyr.
I 2013 Følgende grensesnittspesifikasjon ble tatt i bruk - USB 3.1, hvis dataoverføringshastighet kan nå 10 Gbit/s. I tillegg har det dukket opp en kompakt 24-pins USB-kontakt Type-C, som er symmetrisk, slik at kabelen kan settes inn på hver side.
Med utgivelsen av USB 3.1-standarden kunngjorde USB Implementers Forum (USB-IF) at USB 3.0-kontakter med hastigheter på opptil 5 Gbps (SuperSpeed) nå vil bli klassifisert som USB 3.1 Gen 1, og nye USB 3.1-kontakter med hastigheter opp til 10 Gbps s (SuperSpeed USB 10 Gbps) - som USB 3.1 Gen 2. USB 3.1-standarden er bakoverkompatibel med USB 3.0 og USB 2.0.
I 2017 år publiserte USB Implementers Forum (USB-IF) en spesifikasjon USB 3.2. Maksimal overføringshastighet er 10 Gbit/s. USB 3.2 gir imidlertid muligheten til å samle to tilkoblinger ( Tofeltsdrift), slik at du kan øke den teoretiske gjennomstrømningen til 20 Gbit/s. Implementeringen av denne funksjonen gjøres valgfri, det vil si at støtten på maskinvarenivået vil avhenge av den spesifikke produsenten og det tekniske behovet, som er forskjellig, for eksempel for en skriver og en bærbar harddisk. Muligheten for å implementere denne modusen er kun gitt ved bruk USB Type-C.
www.usb.org- USB-spesifikasjonsdokumentasjon for utviklere på engelsk.
Det skal bemerkes at det var, og fortsatt eksisterer, et alternativ til USB-bussen. Allerede før hun dukket opp, Apple-selskap utviklet seriebuss-spesifikasjonen FireWire(andre navn - iLink), som i 1995 ble standardisert av American Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) under nummer 1394. Buss IEEE 1394 kan operere i tre moduser: med dataoverføringshastigheter på opptil 100, 200 og 400 Mbit/s. På grunn av de høye kostnadene og mer komplekse implementeringen enn USB, har denne typen høyhastighets seriell buss ikke blitt utbredt, og blir gradvis erstattet av USB 2.0 - USB 3.2.
Generelle prinsipper for bruk av Universal Serial Bus (USB) perifere enheter
USB-grensesnittet viste seg å være en så vellykket løsning at det var utstyrt med nesten alle klasser av eksterne enheter, fra en mobiltelefon til et webkamera eller en bærbar harddisk. De mest utbredte enhetene (så langt) er de med USB-støtte 2.0. Imidlertid er USB 3.0 – 3.1 mer etterspurt etter høyhastighetsenheter, der den blir den viktigste, og gradvis erstatter USB 2.0.
Perifere enheter med USB-støtte, når de er koblet til en datamaskin, gjenkjennes automatisk av systemet (spesielt driverprogramvare og bussbåndbredde), og er klare til å fungere uten brukerintervensjon. Enheter med lavt strømforbruk (opptil 500mA) har kanskje ikke egen strømforsyning og får strøm direkte fra USB-bussen.
Bruk av USB eliminerer behovet for å fjerne datamaskindekselet for å installere ekstra periferiutstyr, og eliminerer behovet for å gjøre komplekse innstillinger når du installerer dem.
USB eliminerer problemet med å begrense antall tilkoblede enheter. På ved hjelp av USB Opptil 127 enheter kan arbeide med datamaskinen samtidig.
USB gir mulighet for varmplugging. Dette krever ikke først å slå av datamaskinen, deretter koble til enheten, starte datamaskinen på nytt og konfigurere installerte perifere enheter. For å koble fra en perifer enhet, trenger du ikke følge omvendt prosedyre beskrevet ovenfor.
Enkelt sagt lar USB deg faktisk realisere alle fordelene moderne teknologi"plug and play" Enheter designet for USB 1.x kan fungere med USB 2.0-kontrollere. og USB 3.0
Når en perifer enhet er tilkoblet, genereres et maskinvareavbrudd og kontroll mottas av HCD-driveren ( Driver for vertskontroller) USB-kontroller (USB Host Controller - UHC), som for øyeblikket er integrert i alle produserte hovedkortbrikkesett. Den poller enheten og mottar identifiseringsinformasjon fra den, basert på hvilken kontroll som overføres til sjåføren denne typen enheter. UHC-kontrolleren har en rothub (Hub), som gir tilkobling til USB-enhetsbussen.
Hub (USB HUB).
Koblingspunktene kalles havner. En annen hub kan kobles til porten som en enhet. Hver hub har en utgående port ( oppstrøms havn), kobler den til hovedkontrolleren og nedstrømsportene ( nedstrøms havn) for tilkobling av eksterne enheter. Huber kan oppdage, koble til og koble fra ved hver downlink-port og gi strømdistribusjon til downlink-enheter. Hver av nedlink-portene kan aktiveres individuelt og konfigureres med full eller lav hastighet. Huben består av to blokker: hub-kontrolleren og hub-repeateren. En repeater er en protokollstyrt svitsj mellom en uplink-port og downlink-porter. Huben inneholder også maskinvare for å støtte oversettelse til den opprinnelige tilstanden og pause/gjenoppta tilkoblinger. Kontrolleren leverer grensesnittregistre som muliggjør dataoverføring til og fra hovedkontrolleren. Definerte hubstatus og kontrollkommandoer lar vertsprosessoren konfigurere huben og overvåke og administrere portene.
Eksterne huber kan ha egen strømforsyning eller få strøm fra USB-bussen.
USB-kabler og kontakter
Type A-kontakter brukes til å koble til en datamaskin eller hub. Type B-kontakter brukes til å koble til eksterne enheter.
Alle USB-kontakter som kan kobles til hverandre er designet for å fungere sammen.
Alle pinnene til USB 2.0-kontakten er elektrisk kompatible med de tilsvarende pinnene til USB 3.0-kontakten. Samtidig har USB 3.0-kontakten ekstra kontakter som ikke samsvarer med USB-kontakt 2.0, og derfor, når du kobler til kontakter av forskjellige versjoner, vil ikke "ekstra" kontakter brukes, noe som sikrer normalt arbeid tilkoblinger versjon 2.0. Alle kontakter og plugger mellom USB 3.0 Type A og USB 2.0 Type A er laget for å fungere sammen. USB 3.0 Type B-kontakten er litt større enn det som kreves for en USB 2.0 Type B og tidligere plugg. Samtidig er det mulig å koble denne typen støpsel til disse stikkontaktene. Følgelig, for å koble en ekstern enhet med en USB 3.0 Type B-kontakt til en datamaskin, kan du bruke begge typer kabler, men for en enhet med en USB 2.0 Type B-kontakt - bare en USB 2.0-kabel. eSATAp-kontakter, utpekt som eSATA/USB Combo, det vil si å ha muligheten til å koble til en USB-plugg til dem, har muligheten til å koble til USB Type A-plugger: USB 2.0 og USB 3.0, men i USB 2.0-hastighetsmodus.
USB Type-C-kontakter gir tilkoblinger til både eksterne enheter og datamaskiner, og erstatter de forskjellige Type A- og Type B-kontaktene og kablene fra tidligere USB-standarder, og gir fremtidige utvidelsesmuligheter. Den 24-pinners dobbeltsidige kontakten er ganske kompakt, nær i størrelse mikro-B-kontaktene til USB 2.0-standarden. Kontaktdimensjonene er 8,4 mm x 2,6 mm. Kontakten gir 4 par kontakter for strøm og jord, to differensialpar D+/D- for dataoverføring ved hastigheter mindre enn SuperSpeed (i Type-C-kabler er kun ett av parene tilkoblet), fire differensialpar for overføring av høyhastighets SuperSpeed-signaler, to hjelpekontakter (sidebånd), to konfigurasjonspinner for å bestemme kabelorientering, en dedikert konfigurasjonsdatakanal (BMC-koding - tofasemerkekode) og en +5 V strømpinne for aktive kabler.
Koblingskontakter og USB Type-C-kabeloppsett
| Lure. | Navn | Beskrivelse | Lure. | Navn | Beskrivelse | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Jording | B12 | GND | Jording | ||
| A2 | SSTXp1 | Forskj. par nr. 1 SuperSpeed, gir, positiv | B11 | SSRXp1 | Forskj. par nr. 2 SuperSpeed, mottak, positiv | ||
| A3 | SSTXn1 | Forskj. par nr. 1 SuperSpeed, gir, negativ | B10 | SSRXn1 | Forskj. par nr. 2 SuperSpeed, mottak, negativ | ||
| A4 | V BUSS | Ernæring | B9 | V BUSS | Ernæring | ||
| A5 | CC1 | Konfigurasjonskanal | B8 | SBU2 | Sidebånd nr. 2 (SBU) | ||
| A6 | Dp1 | Forskj. ikke-SuperSpeed par, posisjon 1, positiv | B7 | Dn2 | Forskj. ikke-SuperSpeed par, posisjon 2, negativ | ||
| A7 | Dn1 | Forskj. ikke-SuperSpeed par, posisjon 1, negativ | B6 | Dp2 | Forskj. ikke-SuperSpeed par, posisjon 2, positiv | ||
| A8 | SBU1 | Sidebånd nr. 1 (SBU) | B5 | CC2 | Konfigurasjonskanal | ||
| A9 | V BUSS | Ernæring | B4 | V BUSS | Ernæring | ||
| A10 | SSRXn2 | Forskj. par nr. 4 SuperSpeed, gir, negativ | B3 | SSTXn2 | Forskj. par nr. 3 SuperSpeed, mottak, negativ | ||
| A11 | SSRXp2 | Forskj. par nr. 4 SuperSpeed, gir, positiv | B2 | SSTXp2 | Forskj. par nr. 3 SuperSpeed, mottak, positiv | ||
| A12 | GND | Jording | B1 | GND | Jording |
||
|
|||||||
| Kontakt nr. 1 på kabelen Type-C | Kabel Type-C | Kontakt nr. 2 på kabelen Type-C | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kontakt | Navn | Farge på lederkappe | Navn | Beskrivelse | Kontakt | Navn | |
| Flette | Skjerm | Kabelflett | Skjerm | Ytre kabelflett | Flette | Skjerm | |
| A1, B1, A12, B12 | GND | Hermetisert | GND_PWRrt1 GND_PWRrt2 |
Felles land> | A1, B1, A12, B12 | GND | |
| A4, B4, A9, B9 | V BUSS | rød | PWR_V BUS 1 PWR_V BUS 2 |
V BUS strømforsyning | A4, B4, A9, B9 | V BUSS | |
| B5 | V CONN | Gul |
PWR_V CONN | V CONN strøm | B5 | V CONN | |
| A5 | CC | Blå | CC | Konfigurasjonskanal | A5 | CC | |
| A6 | Dp1 | Hvit | UTP_Dp | Uskjermet differensialpar, positivt | A6 | Dp1 | |
| A7 | Dn1 | Grønn | UTP_Dn | Uskjermet differensialpar, negativ | A7 | Dn1 | |
| A8 | SBU1 | rød | SBU_A | Databånd A | B8 | SBU2 | |
| B8 | SBU2 | Svart | SBU_B | Databånd B | A8 | SBU1 | |
| A2 | SSTXp1 | Gul * | SDPp1 | Skjermet differensialpar #1, positivt | B11 | SSRXp1 | |
| A3 | SSTXn1 | Brun * | SDPn1 | Skjermet differensialpar #1, negativ | B10 | SSRXn1 | |
| B11 | SSRXp1 | Grønn * | SDPp2 | Skjermet differensialpar #2, positivt | A2 | SSTXp1 | |
| B10 | SSRXn1 | Oransje * | SDPn2 | Skjermet differensialpar #2, negativ | A3 | SSTXn1 | |
| B2 | SSTXp2 | Hvit * | SDPp3 | Skjermet differensialpar #3, positivt | A11 | SSRXp2 | |
| B3 | SSTXn2 | Svart * | SDPn3 | Skjermet differensialpar #3, negativ | A10 | SSRXn2 | |
| A11 | SSRXp2 | Rød * | SDPp4 | Skjermet differensialpar #4, positivt | B2 | SSTXp2 | |
| A10 | SSRXn2 | blå * | SDPn4 | Skjermet differensialpar #4, negativ | B3 | SSTXn2 | |
| * Farger for lederkappe er ikke spesifisert av standarden | |||||||
Å koble eldre enheter til datamaskiner utstyrt med en USB Type-C-kontakt vil kreve en kabel eller adapter som har en Type A- eller Type B-plugg eller -kontakt i den ene enden og en USB Type-C-kontakt i den andre enden. Standarden tillater ikke adaptere med en USB Type-C-kontakt, siden bruken av dem kan skape "mange feil og potensielt farlige" kabelkombinasjoner.
USB 3.1-kabler med to Type-C-plugger i endene må være helt i samsvar med spesifikasjonen - inneholde alle nødvendige ledere, må være aktive, inkludere en elektronisk identifikasjonsbrikke med identifikatorer, avhengig av kanalkonfigurasjonen og leverandørdefinerte meldinger (VDM) fra spesifikasjonen USB-strøm Levering 2.0. Enheter med USB Type-C-kontakt kan valgfritt støtte strømskinner med en strøm på 1,5 eller 3 ampere ved en spenning på 5 volt i tillegg til hovedstrømforsyningen. Strømforsyninger må annonsere muligheten til å levere økte strømmer via konfigurasjonskanalen, eller fullt ut støtte USB Power Delivery-spesifikasjonen via konfigurasjonspinnen (BMC-koding) eller eldre signaler kodet som BFSK via VBUS-pinnen. USB 2.0-kabler som ikke støtter SuperSpeed-bussen kan ikke inneholde en elektronisk identifikasjonsbrikke med mindre de kan bære 5 ampere strøm.
USB Type-C-kontaktspesifikasjonen versjon 1.0 ble publisert av USB Developers Forum i august 2014. Den ble utviklet omtrent samtidig med USB 3.1-spesifikasjonen.
Å bruke en USB Type-C-kontakt betyr ikke nødvendigvis at enheten implementerer høyhastighets USB 3.1 Gen1/Gen2-standarden eller USB Power Delivery-protokollen.
Universal Serial Bus er det mest utbredte, og sannsynligvis det mest vellykkede datamaskingrensesnittet for perifere enheter i hele historien til utviklingen av datautstyr, som bevist av det enorme antallet USB-enheter, hvorav noen kan virke noe
Grensesnitt USB (Universal Serial Bus - Universal Serial Interface) er designet for å koble eksterne enheter til en personlig datamaskin. Lar deg utveksle informasjon med eksterne enheter med tre hastigheter (spesifikasjon USB 2.0):
- Lav hastighet ( Lav hastighet- LS) - 1,5 Mbit/s;
- Full fart ( Full fart- FS) - 12 Mbit/s;
- Høy hastighet ( Høy hastighet- HS) - 480 Mbit/s.
USB-grensesnitt kobles til vert (vert) og enheter. Verten er plassert inne i den personlige datamaskinen og kontrollerer driften av hele grensesnittet. For å la mer enn én enhet kobles til én USB-port, bruk nav (hub- en enhet som gir tilkobling til grensesnittet til andre enheter). Rotnav (rotnav) er plassert inne i datamaskinen og koblet direkte til verten. USB-grensesnittet bruker en spesiell term "funksjon" - dette er en logisk komplett enhet som utfører en bestemt funksjon. USB-grensesnitttopologien er et sett med 7 nivåer ( nivået): det første nivået inneholder verts- og rothuben, og det siste nivået inneholder bare funksjoner. En enhet som inkluderer en hub og én eller flere funksjoner kalles sammensatte (sammensatt enhet).
Porten til en hub eller funksjon som kobles til en hub på høyere nivå kalles en oppstrømsport ( oppstrøms havn), og hubporten som kobles til et lavere nivå hub eller funksjon kalles en nedstrømsport ( nedstrøms havn).
Alle dataoverføringer over grensesnittet initieres av verten. Data overføres i form av pakker. USB-grensesnittet bruker flere typer pakker:
- skilt-pakke (symbolpakke) beskriver typen og retningen for dataoverføring, enhetsadressen og serienummeret til endepunktet (CT er den adresserbare delen av USB-enheten); Funksjonspakker kommer i flere typer: I, UTE, SOF, OPPSETT;
- datapakke (datapakke) inneholder de overførte dataene;
- godkjenningspakke (håndtrykk pakke) er ment å rapportere resultatene av dataoverføring; Det finnes flere typer matchende pakker: ACK, N.A.K., STILLE.
USB-grensesnittet bruker flere typer informasjonsoverføringer.
- Kontroll videresending (kontrolloverføring) brukes for enhetskonfigurasjon så vel som andre enhetsspesifikke bestemt enhet mål.
- Streaming (bulkoverføring) brukes til å overføre en relativt stor mengde informasjon.
- Avbryt videresending (gjentatt overføring) brukes til å overføre en relativt liten mengde informasjon, som rettidig overføring er viktig for. Den har begrenset varighet og høyere prioritet sammenlignet med andre typer overføringer.
- Isokron videresending (isokron overføring) kalles også sanntidsstrømming. Informasjon som overføres i en slik overføring krever en sanntidsskala under opprettelse, overføring og mottak.
Streaming av overføringer
karakterisert ved garantert feilfri dataoverføring mellom verten og funksjonen ved å oppdage feil under overføring og etterspørre informasjon.
Når verten blir klar til å motta data fra en funksjon, sender den en flaggpakke til funksjonen I-plastpose. Som svar på dette sender funksjonen i dataoverføringsfasen en datapakke til verten eller, hvis den ikke kan gjøre dette, sender N.A.K.- eller STILLE-plastpose. N.A.K.-pakken rapporterer at funksjonen midlertidig ikke er klar til å overføre data, og STILLE- pakken indikerer behovet for vertsinngrep. Hvis verten har mottatt dataene, sender den funksjoner i forhandlingsfasen ACK
Når verten blir klar til å overføre data, sender den funksjoner UTE-pakke ledsaget av en datapakke. Hvis funksjonen har mottatt dataene, sender den til verten ACK-pakke, ellers sendt NAK- eller STILLE-plastpose.
Kontrolloverføringer
inneholde minst to stadier: Oppsettstadiet Og statusstadiet. Mellom dem kan det også være dataoverføringsstadiet. Oppsettstadiet brukes til å utføre OPPSETT transaksjoner, hvor informasjon sendes til CT-kontrollfunksjonen. OPPSETT transaksjon inneholder OPPSETT-plastpose ,
datapakke og koordineringspakke. Hvis datapakken mottas av funksjonen, sendes den til verten ACK-plastpose. Ellers er transaksjonen fullført.
I dataoverføringsstadier kontrolloverføringer inneholder en eller flere I- eller UTE- transaksjoner, hvis overføringsprinsipp er det samme som ved strømmeoverføringer. Alle transaksjoner i dataoverføringsstadiet må utføres i én retning.
I statusstadiet den siste transaksjonen gjøres, som bruker de samme prinsippene som ved streamingoverføringer. Retningen til denne transaksjonen er den motsatte av den som brukes i dataoverføringsstadiet. Statusstadiet brukes til å rapportere resultatet av SETUP-stadiet og dataoverføringsstadiet. Statusinformasjon sendes alltid fra funksjonen til verten. På kontrollpost (Kontroller skriveoverføring) statusinformasjon overføres i dataoverføringsfasen til statusstadiet av transaksjonen. På kontrollere lesing (Kontroller leseoverføring) statusinformasjon returneres i statusforhandlingsfasen av transaksjonen, etter at verten har sendt en null-lengde datapakke i forrige dataoverføringsfase.
Avbryt overføringer
kan inneholde I- eller UTE- videresending. Ved mottak I-pakkefunksjon kan returnere en pakke med data, N.A.K.-pakke eller STILLE-plastpose. Hvis funksjonen ikke har informasjon som krever et avbrudd, kommer funksjonen tilbake i dataoverføringsfasen N.A.K.-plastpose. Hvis driften av CT med et avbrudd avbrytes, går funksjonen tilbake STILLE-plastpose. Hvis et avbrudd er nødvendig, returnerer funksjonen nødvendig informasjon i dataoverføringsfasen. Hvis verten har mottatt dataene, sender den ACK-plastpose. Ellers sendes ikke forhandlingspakken av verten.
Isokrone transaksjoner
inneholde trekkoverføringsfase Og dataoverføringsfasen, men har ikke koordineringsfaser. Verten sender I- eller UTE-tegn, hvoretter i fasen av CT-dataoverføring (for I-tegn) eller vert (for UTE-sign) sender data. Isokrone transaksjoner støtter ikke avstemmingsfasen og reoverføring av data ved feil.
På grunn av det faktum at USB-grensesnittet implementerer en kompleks, krever grensesnittenheten med USB-grensesnittet en mikroprosessorenhet som gir støtte for protokollen. Derfor er hovedalternativet når du utvikler en grensesnittenhet å bruke en mikrokontroller som vil gi støtte for utvekslingsprotokollen. For tiden produserer alle store mikrokontrollerprodusenter produkter som inkluderer en USB-enhet.
|
Høyhastighets signaleringsbithastighet - 12 Mb/s - Maksimal kabellengde for høyhastighets signaleringsbithastighet - 5 m - Signaleringsbithastighet med lav hastighet - 1,5 Mb/s - Maksimal kabellengde for overføringshastighet for lavhastighetssignalering - 3 m - Maksimalt tilkoblede enheter (inkludert multiplikatorer) - 127 - Det er mulig å koble til enheter med forskjellige overføringshastigheter - Ikke behov for brukeren å installere tilleggselementer som terminatorer for SCSI - Forsyningsspenning for eksterne enheter - 5 V - Maksimalt strømforbruk per enhet - 500 mA
USB 1.1- og 2.0-kontaktkabling
USB-signaler overføres over to ledninger av en skjermet firetrådskabel.
Her :
GND- "case"-krets for strømforsyning av eksterne enheter V BUSS- +5V også for strømforsyningskretser Bus D+ designet for dataoverføring
Dekk D-å motta data.
Ulemper med usb 2.0
Selv om den maksimale dataoverføringshastigheten til USB 2.0 er 480 Mbps (60 MB/s), er det i det virkelige liv urealistisk å oppnå slike hastigheter (~33,5 MB/s i praksis). Dette skyldes de store forsinkelsene på USB-bussen mellom forespørselen om dataoverføring og selve starten av overføringen. For eksempel FireWire-bussen, selv om den har en lavere topp gjennomstrømning 400 Mbps, som er 80 Mbps (10 MB/s) mindre enn USB 2.0, gir faktisk større gjennomstrømming for datautveksling med harddisker og andre lagringsenheter. I denne forbindelse har forskjellige mobilstasjoner lenge vært begrenset av den utilstrekkelige praktiske båndbredden til USB 2.0.
Den viktigste fordelen med USB 3.0 er dens høyere hastighet (opptil 5 Gbps), som er 10 ganger raskere enn den eldre porten. Det nye grensesnittet har forbedret energisparingen. Dette gjør at stasjonen går i hvilemodus når den ikke er i bruk. Det er mulig å utføre toveis dataoverføring samtidig. Dette vil gi høyere hastighet hvis du kobler flere enheter til en port (deler porten). Du kan forgrene ved hjelp av en hub (en hub er en enhet som forgrener seg fra én port til 3-6 porter). Nå, hvis du kobler huben til en USB 3.0-port, og kobler flere enheter (for eksempel flash-stasjoner) til huben og utfører samtidig dataoverføring, vil du se at hastigheten vil være mye høyere enn den var med USB. 2.0 grensesnitt. Det er en egenskap som kan være et pluss og et minus. USB 3.0-grensesnittet har økt strømmen til 900 mA, og USB 2.0 opererer med en strøm på 500 mA. Dette vil være et pluss for de enhetene som er tilpasset USB 3.0, men et lite minus er at det kan være en risiko ved lading av svakere enheter, som en telefon. Den fysiske ulempen med det nye grensesnittet er kabelstørrelsen. For å opprettholde høy hastighet har kabelen blitt tykkere og kortere i lengden (kan ikke være lengre enn 3 meter) enn USB 2.0. Det er viktig å merke seg at enheter med forskjellige USB-grensesnitt vil arbeid bra og burde ikke være noe problem. Men ikke tro at hastigheten øker hvis du kobler USB 3.0 til en eldre port, eller kobler en eldre grensesnittkabel til en ny port. Dataoverføringshastigheten vil være lik hastigheten til den svakeste porten.
Hei alle sammen. Noen ganger er folk interessert i å vite hvordan USB 3.0 skiller seg fra USB 2.0, noen ganger vil de forstå hvilken versjon eller type USB-kontakt de har på datamaskinen, hva slags dinosaur USB 1.0 er, og så videre. La oss gå litt dypere inn i dette emnet.
USB-standarden dukket opp på midten av 90-tallet. Dechiffrert USB dette er hvordan - Universal Serial Bus. Denne standarden ble utviklet spesielt for kommunikasjon mellom eksterne enheter og en datamaskin, og inntar nå en ledende posisjon blant alle typer kommunikasjonsgrensesnitt. Dette er ikke overraskende. I dag er det vanskelig å forestille seg en enhet uten en USB-kontakt, selv om disse kontaktene varierer i type.
Typer USB-kontakter
I dag er det et ganske stort antall typer USB-kontakter. Noen er mer vanlige, noen mindre. Uansett, la oss ta en titt på dem.
USBtype-EN– en av de vanligste typene USB-kontakter. Du har kanskje sett ham på din, på, på blokka lader og ikke bare. Har mange bruksområder. Med dens hjelp kan du koble mus og tastaturer til en datamaskin (eller annen enhet), flash-stasjoner, eksterne stasjoner, smarttelefoner og så videre. Denne listen kan fortsette i lang tid hvis du tenker deg om.
USBtype-B– kontakten brukes hovedsakelig til å koble en skriver eller andre enheter til datamaskinen periferiutstyr. Fikk mye mindre distribusjon enn USB type-A.
Mini USB var ganske vanlig på mobile enheter før bruken av Micro USB. I dag er det svært sjeldent, men du kan fortsatt finne det på noen eldre enheter. På min bærbare høyttaler mottar Mini USB-kontakten strøm for å lade batteriet. Jeg kjøpte denne høyttaleren for ca 5 år siden (den viste seg å være holdbar).
Mikro USB nå brukt på smarttelefoner og mobiltelefoner nesten alle produsenter. Denne USB-kontakten har blitt utrolig populær blant mobile enheter. USB Type-C tar imidlertid gradvis sin posisjon.
USB versjon 1.0 – arkeologiske utgravninger
Oldefaren til USB-standarden er USB 1.0 ble født i den kalde november 1995. Men han ble født litt for tidlig og fikk ikke mye popularitet. Men hans yngre bror USB 1.1, født tre år senere, var et mer levedyktig eksemplar og var i stand til å tiltrekke seg nok oppmerksomhet.
Når det gjelder den tekniske delen, var dataoverføringshastigheten liten, men etter datidens standard var denne hastigheten mer enn nok. Hastigheten var opptil 12 Mbit/s og dette var i høy gjennomstrømningsmodus.
Forskjeller mellom USB 2.0- og USB 3.0-kontakter
USB 2.0 og USB 3.0 er to helt moderne USB-standarder som nå brukes overalt i datamaskiner og bærbare datamaskiner. USB 3.0 er selvfølgelig nyere og raskere, og er også fullt bakoverkompatibel med USB 2.0-enheter. Men hastigheten i dette tilfellet vil være begrenset til maksimal hastighet i henhold til USB 2.0-standarden.
I teorien er USB 3.0-overføringshastigheter omtrent 10 ganger raskere enn USB 2.0 (5 Gbps vs. 480 Mbps). Men i praksis er hastigheten på informasjonsutveksling mellom enheter ofte begrenset av enhetene selv. Selv om USB 3.0 fortsatt vinner generelt.
Tekniske forskjeller
Selv om USB 2.0- og USB 3.0-standardene er bakoverkompatible, har de likevel noen tekniske forskjeller. USB 2.0 har 4 pinner – 2 for strømforsyning til enheter og 2 for dataoverføring. Disse 4 pinnene har blitt beholdt i USB 3.0-standarden. Men i tillegg til dem ble det lagt til 4 kontakter til, som trengs for høye dataoverføringshastigheter og mer hurtiglading enheter. USB 3.0 kan forresten operere med strøm opptil 1 Ampere.
Som et resultat har USB 3.0-standardkabelen blitt tykkere, og lengden overstiger nå ikke 3 meter (i USB 2.0 maksimal lengde nådd 5 meter). Men du kan lade smarttelefonen mye raskere, selv om du kobler flere smarttelefoner til én kontakt gjennom en splitter.
Naturligvis tok produsentene seg av visuelle forskjeller. Du trenger ikke lete etter emballasje fra hovedkort for å se hvilke USB-standarder den støtter. Og du trenger ikke gå inn i datamaskininnstillingene eller enhetsbehandlingen for å gjøre dette. Bare se på fargen på kontakten din. USB 3.0-kontakten er nesten alltid blå. Svært sjelden er den også rød. Mens USB 2.0 nesten alltid er svart.
Så nå, med et raskt blikk, kan du finne ut om du har USB 2.0 eller USB 3.0 på den bærbare datamaskinen.
Dette er sannsynligvis slutten på samtalen om hvordan USB 2.0 skiller seg fra USB 3.0.
Konklusjon
Hva har vi lært av denne artikkelen? At USB er delt inn i dataoverføringsstandarder, som varierer i dataoverføringshastighet. Og også at USB har et stort antall kontakttyper.
Og det mest interessante som jeg glemte å nevne i artikkelen er at typene koblinger kan kombineres som følger. Du kan finne en USB type-A i full størrelse og en USB type-B i full størrelse, mens det er (men er sjeldne) mikro-USB type-A og mikro-USB type-B (svært vanlig). USB type-A kan fungere med USB 2.0-protokollen, eller kanskje bruke USB 3.0-protokollen. Generelt, hvis du vil, kan du bli forvirret.
Og hvis du er bekymret for spørsmålet om hvilke kontakter som er bedre å velge for en bærbar USB 2.0 eller USB 3.0, så ikke bekymre deg i det hele tatt. Nå er alle moderne bærbare datamaskiner og datamaskiner utstyrt med begge typer USB. For eksempel har den bærbare datamaskinen min to USB 2.0-kontakter og en USB 3.0-kontakt. Og alle tre kontaktene er USB type-A.
Det er det de er - USB!
Leste du helt til slutt?
Var denne artikkelen til hjelp?
Ikke egentlig
Hva likte du egentlig ikke? Var artikkelen ufullstendig eller falsk?
Skriv i kommentarer og vi lover å forbedre oss!
