Caracteristici tehnice Capabilitati USB. Protocolul Universal Serial Bus USB 2.0
La sfârşitul anului 2008. După cum vă puteți aștepta, noul standard a crescut debitul, deși creșterea nu este la fel de semnificativă ca creșterea de 40 ori a vitezei atunci când treceți de la USB 1.1 la USB 2.0. În orice caz, o creștere de 10 ori a debitului este binevenită. USB 3.0 suporturi viteza maxima de transfer de 5 Gbit/s. Debitul este aproape de două ori mai mare decât standardul modern Serial ATA (3 Gbit/s, ținând cont de transferul de informații redundante).
Sigla USB 3.0
Fiecare entuziast va confirma că interfața USB 2.0 este cea principală " blocaj» calculatoare moderneși laptop-uri, deoarece debitul său „net” maxim variază de la 30 la 35 MB/s. Dar cele moderne au 3.5″ hard disk-uri pentru PC-uri desktop, viteza de transfer a depășit deja 100 MB/s (apar și modele de 2,5″ pentru laptopuri, care se apropie acest nivel). Unitățile SSD de mare viteză au depășit cu succes pragul de 200 MB/s. Și 5 Gbit/s (sau 5120 Mbit/s) corespunde la 640 MB/s.
Nu credem că hard disk-urile se vor apropia de 600 MB/s în viitorul apropiat, dar generațiile viitoare unități cu stare solidă poate depăși acest număr în doar câțiva ani. Creșterea debitului devine din ce în ce mai importantă pe măsură ce cantitatea de informații crește și timpul necesar pentru a le face backup crește în consecință. Cu cât stocarea funcționează mai rapid, cu atât timpul de rezervă va fi mai scurt, cu atât va fi mai ușor să creați „ferestre” în programul de backup.
Tabel de comparație a vitezei Caracteristicile USB 1.0 – 3.0
Camerele video digitale de astăzi pot înregistra și stoca gigaocteți de date video. Ponderea camerelor video HD este în creștere și necesită stocare mai mare și mai rapidă pentru a înregistra cantități mari de date. Dacă utilizați USB 2.0, transferul mai multor zeci de gigaocteți de date video pe un computer pentru editare va necesita un timp considerabil. USB Implementers Forum consideră că lățimea de bandă va rămâne fundamental importantă și USB 3.0 va fi suficient pentru toate dispozitivele de consum în următorii cinci ani.
Codare pe 8/10 biți
Pentru a asigura un transfer fiabil de date Interfață USB 3.0 folosește codare pe 8/10 biți, cunoscută nouă, de exemplu, de la Serial ATA. Un octet (8 biți) este transmis utilizând codificarea pe 10 biți, ceea ce îmbunătățește fiabilitatea transmisiei în detrimentul debitului. Prin urmare, trecerea de la biți la octeți se realizează cu un raport de 10:1 în loc de 8:1.
Comparație între lățimea de bandă USB 1.x – 3.0 și concurenții
Moduri de economisire a energiei
Cu siguranță, scopul principal interfata USB 3.0 este de a crește lățimea de bandă disponibilă, cu toate acestea, noul standard în mod eficient optimizează consumul de energie. Interfața USB 2.0 verifică în mod constant disponibilitatea dispozitivului, ceea ce consumă energie. În schimb, USB 3.0 are patru stări de conectare, numite U0-U3. Starea de conexiune U0 corespunde transferului de date activ, iar U3 pune dispozitivul în „repaus”.
Dacă conexiunea este inactivă, atunci în starea U1 capacitatea de a primi și transmite date va fi dezactivată. Starea U2 face un pas mai departe prin dezactivarea ceasului intern. În consecință, dispozitivele conectate pot trece la starea U1 imediat după finalizarea transferului de date, ceea ce este de așteptat să ofere avantaje semnificative în ceea ce privește consumul de energie în comparație cu USB 2.0.
Curent mai mare
Pe lângă diferitele stări de consum de energie, standardul USB 3.0 este diferit de la USB 2.0 și curent suportat mai mare. Dacă USB 2.0 a furnizat un prag de curent de 500 mA, atunci în cazul noului standard limitarea a fost mutată la 900 mA. Curentul de inițiere a conexiunii a fost crescut de la 100 mA pentru USB 2.0 la 150 mA pentru USB 3.0. Ambii parametri sunt destul de importanți pentru hard disk-urile portabile, care necesită de obicei curenți puțin mai mari. Anterior, problema putea fi rezolvată folosind o mufă USB suplimentară, care atrage puterea de la două porturi, dar folosind doar unul pentru transferul de date, chiar dacă acest lucru a încălcat specificațiile USB 2.0.
Cabluri noi, conectori, codare culori
Standardul USB 3.0 este compatibil cu USB 2.0, adică mufele par a fi aceleași cu mufele obișnuite de tip A. Pinii USB 2.0 rămân în același loc, dar acum există cinci pini noi localizați adânc în conector. Aceasta înseamnă că trebuie să introduceți mufa USB 3.0 până la capăt într-un port USB 3.0 pentru a asigura funcționarea USB 3.0, care necesită pini suplimentari. În caz contrar, veți obține viteza USB 2.0. USB Implementers Forum recomandă producătorilor să folosească codificarea culorilor Pantone 300C în interiorul conectorului.
Situația a fost similară pentru mufa USB tip B, deși diferențele sunt mai vizibile vizual. O mufă USB 3.0 poate fi identificată prin cinci pini suplimentari.
USB 3.0 nu folosește fibră optică, pentru că este prea scump pentru piața de masă. Prin urmare, avem vechiul cablu de cupru. Cu toate acestea, acum va avea nouă fire în loc de patru. Transmiterea datelor se realizează pe patru din cele cinci fire suplimentare în modul diferenţial (SDP-Shielded Differential Pair). O pereche de fire este responsabilă pentru primirea informațiilor, cealaltă pentru transmitere. Principiul de funcționare este similar cu Serial ATA, dispozitivele care primesc lățime de bandă completă în ambele direcții. Al cincilea fir este „împământat”.
Istoricul apariției și dezvoltării standardelor Universal Serial Bus (USB).
Înainte de apariția primei implementări a magistralei USB, echipament standard calculator personal a inclus un port paralel, de obicei pentru conectarea unei imprimante (port LPT), două porturi de comunicație seriale ( porturi COM), de obicei pentru conectarea unui mouse și modem și un port pentru un joystick (port GAME). Această configurație a fost destul de acceptabilă în primele zile ale computerelor personale și, timp de mulți ani, a fost standardul practic pentru producătorii de echipamente. Cu toate acestea, progresul nu a stat pe loc, nomenclatura și funcționalitatea dispozitive externeîmbunătățit constant, ceea ce a dus în cele din urmă la necesitatea revizuirii configurației standard, ceea ce a limitat capacitatea de a conecta dispozitive periferice suplimentare, care au devenit din ce în ce mai multe în fiecare zi.
Încercările de creștere a numărului de porturi I/O standard nu au putut duce la o soluție fundamentală a problemei și a apărut necesitatea dezvoltării unui nou standard care să ofere o conexiune simplă, rapidă și convenabilă a unui număr mare de dispozitive periferice de diverse scopuri pentru orice computer cu configurație standard, care, în cele din urmă, a condus la apariția Universal Serial Bus Universal Serial Bus (USB)
Prima specificație a interfeței seriale USB (autobuz serial universal), numit USB 1.0, aparut in 1996, o versiune îmbunătățită bazată pe aceasta, USB 1.1- V 1998 Lățimea de bandă a magistralelor USB 1.0 și USB 1.1 - până la 12 Mbit/s (de fapt, până la 1 megaoctet pe secundă) a fost suficientă pentru dispozitivele periferice de viteză redusă, cum ar fi un modem analogic sau mouse-ul computerului, cu toate acestea, insuficient pentru dispozitivele cu rate mari de transfer de date, ceea ce era principalul dezavantaj al acestei specificații. Cu toate acestea, practica a arătat că magistrala serial universală este o soluție de mare succes, adoptată de aproape toți producătorii de echipamente informatice ca direcție principală de dezvoltare a perifericelor de calculator.
ÎN 2000 există o nouă specificație - USB 2.0, oferind deja viteze de transfer de date de până la 480 Mbit/s (de fapt, până la 32 megaocteți pe secundă). Specificația presupunea compatibilitate deplină cu standardul USB 1.X anterior și performanțe destul de acceptabile pentru majoritatea dispozitivelor periferice. Începe un boom în producția de dispozitive echipate cu o interfață USB. Interfețele „clasice” de intrare-ieșire au fost complet înlocuite și au devenit exotice. Cu toate acestea, pentru unele echipamente periferice de mare viteză, chiar și specificația de succes USB 2.0 a rămas un blocaj, ceea ce a necesitat dezvoltarea în continuare a standardului.
ÎN 2005 Specificația pentru implementarea wireless a USB a fost anunțată - USB fără fir - WUSB, permițându-vă să conectați wireless dispozitive la o distanță de până la 3 metri cu o viteză maximă de transfer de date de 480 Mbit/s și la o distanță de până la 10 metri cu o viteză maximă de 110 Mbit/s. Specificația nu a primit o dezvoltare rapidă și nu a rezolvat problema creșterii vitezei reale de transfer de date.
ÎN 2006 specificația a fost anunțată USB-OTG (USB O n- T el- G o, datorită căruia a devenit posibilă comunicarea între două dispozitive USB fără o gazdă USB separată. Rolul gazdei în acest caz este îndeplinit de unul dintre dispozitivele periferice. Smartphone-urile, camerele digitale și alte dispozitive mobile trebuie să acționeze atât ca gazdă, cât și ca dispozitiv periferic. De exemplu, atunci când o cameră este conectată prin USB la un computer, este un dispozitiv periferic, iar când este conectată o imprimantă, este o gazdă. Suport pentru specificații USB-OTG a devenit treptat standardul pentru dispozitive mobile.
În 2008 a apărut specificația finală a noului standard de magistrală serial universală - USB 3.0. Ca în Versiuni anterioare se asigură implementarea magistralei, compatibilitatea electrică și funcțională cu standardele anterioare. Viteza de transfer de date pentru USB 3.0 a crescut de 10 ori - până la 5 Gbps. La cablul de interfață au fost adăugate 4 nuclee suplimentare, iar contactele acestora au fost așezate separat de cele 4 contacte ale standardelor anterioare, într-un rând suplimentar de contacte. Pe lângă viteza crescută de transfer de date Autobuz USB De asemenea, se caracterizează printr-o intensitate crescută a curentului în circuitul de putere în comparație cu standardele anterioare. Viteza maximă de transfer de date prin magistrala USB 3.0 a devenit acceptabilă pentru aproape orice echipament de computer periferic produs în masă.
ÎN 2013 A fost adoptată următoarea specificație de interfață - USB 3.1, a cărui rată de transfer de date poate ajunge la 10 Gbit/s. În plus, a apărut un conector USB compact cu 24 de pini Tip-C, care este simetric, permițând introducerea cablului pe ambele părți.
Odată cu lansarea standardului USB 3.1, USB Implementers Forum (USB-IF) a anunțat că conectorii USB 3.0 cu viteze de până la 5 Gbps (SuperSpeed) vor fi acum clasificați ca USB 3.1 Gen 1 și noi conectori USB 3.1 cu viteze mai mari. la 10 Gbps s (SuperSpeed USB 10Gbps) - ca USB 3.1 Gen 2. Standardul USB 3.1 este compatibil cu USB 3.0 și USB 2.0.
ÎN 2017 anul, Forumul Implementatorilor USB (USB-IF) a publicat o specificație USB 3.2. Viteza maximă de transfer este de 10 Gbit/s. Cu toate acestea, USB 3.2 oferă posibilitatea de a agrega două conexiuni ( Operare pe două benzi), permițându-vă să creșteți debitul teoretic la 20 Gbit/s. Implementarea acestei caracteristici este opțională, adică suportul său la nivel hardware va depinde de producătorul specific și de nevoia tehnică, care diferă, de exemplu, pentru o imprimantă și un portabil. hard disk. Posibilitatea implementării acestui mod este oferită numai la utilizare USB tip C.
www.usb.org- Documentație de specificații USB pentru dezvoltatori în limba engleză.
Trebuie remarcat faptul că a existat și încă există o alternativă la magistrala USB. Chiar înainte să apară ea, Compania Apple a dezvoltat specificația magistralei serial FireWire(alt nume - iLink), care în 1995 a fost standardizat de Institutul American de Ingineri Electrici și Electronici (IEEE) sub numărul 1394. IEEE 1394 poate funcționa în trei moduri: cu rate de transfer de date de până la 100, 200 și 400 Mbit/s. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat și a implementării mai complexe decât USB, acest tip de magistrală serială de mare viteză nu s-a răspândit și este treptat înlocuit de USB 2.0 - USB 3.2.
Principii generale de funcționare a dispozitivelor periferice Universal Serial Bus (USB).
Interfața USB s-a dovedit a fi o soluție atât de reușită încât a fost echipată cu aproape toate clasele de dispozitive periferice, de la un telefon mobil la o cameră web sau un hard disk portabil. Cele mai răspândite dispozitive (deocamdată) sunt cele care acceptă USB 2.0. Cu toate acestea, USB 3.0 – 3.1 este mai solicitat pentru dispozitivele de mare viteză, unde devine principalul, înlocuind treptat USB 2.0.
Dispozitivele periferice cu suport USB, atunci când sunt conectate la un computer, sunt recunoscute automat de sistem (în special, software-ul driverului și lățimea de bandă a magistralei) și sunt gata să funcționeze fără intervenția utilizatorului. Dispozitivele cu un consum redus de energie (până la 500mA) pot să nu aibă propria sursă de alimentare și să fie alimentate direct de la magistrala USB.
Utilizarea USB elimină necesitatea demontării carcasei computerului pentru a instala periferice suplimentare și elimină necesitatea de a face setări complexe atunci când le instalați.
USB elimină problema limitării numărului de dispozitive conectate. La folosind USB Până la 127 de dispozitive pot funcționa cu computerul simultan.
USB permite conectarea la cald. Acest lucru nu necesită mai întâi oprirea computerului, apoi conectarea dispozitivului, repornirea computerului și configurarea dispozitivelor periferice instalate. Pentru a deconecta un dispozitiv periferic, nu trebuie să urmați procedura inversă descrisă mai sus.
Pur și simplu, USB vă permite să realizați efectiv toate beneficiile tehnologie moderna"conectează și utilizează" Dispozitivele proiectate pentru USB 1.x pot funcționa cu controlere USB 2.0. și USB 3.0
Când un dispozitiv periferic este conectat, este generată o întrerupere hardware și controlul este primit de driverul HCD ( Driver de controler gazdă) Controler USB ( USB Host Controller - UHC), care este în prezent integrat în toate chipseturile de plăci de bază fabricate. Interogează dispozitivul și primește informații de identificare de la acesta, pe baza cărora controlul este transferat către service-ul șoferului acest tip dispozitive. Controlerul UHC are un hub rădăcină (Hub), care oferă conexiune la magistrala dispozitivului USB.
Hub (HUB USB).
Se numesc punctele de conectare porturi. Un alt hub poate fi conectat la port ca dispozitiv. Fiecare hub are un port de ieșire ( port din amonte), conectându-l la controlerul principal și la porturile din aval ( portul din aval) pentru conectarea dispozitivelor periferice. Hub-urile pot detecta, conecta și deconecta la fiecare port de legătură în jos și pot oferi distribuție a energiei dispozitivelor de legătură în jos. Fiecare dintre porturile de downlink poate fi activat și configurat individual la viteză maximă sau mică. Hub-ul este format din două blocuri: hub controller-ul și hub repeater. Un repetor este un comutator controlat de protocol între un port uplink și porturile downlink. Hub-ul conține, de asemenea, hardware pentru a sprijini resetarea conexiunii și pauză/reluare. Controlerul oferă registre de interfață care permit transferul de date către și de la controlerul principal. Starea hubului și comenzile de control definite permit procesorului gazdă să configureze hub-ul și să monitorizeze și să gestioneze porturile acestuia.
Hub-urile externe pot avea propria lor sursă de alimentare sau pot fi alimentate de la magistrala USB.
Cabluri și conectori USB
Conectorii de tip A sunt utilizați pentru a se conecta la un computer sau hub. Conectorii de tip B sunt utilizați pentru conectarea la dispozitive periferice.
Toți conectorii USB care pot fi conectați unul la altul sunt proiectați să funcționeze împreună.
Toți pinii conectorului USB 2.0 sunt compatibili din punct de vedere electric cu pinii corespunzători ai conectorului USB 3.0. În același timp, conectorul USB 3.0 are contacte suplimentare care nu corespund conector USB 2.0 și, prin urmare, la conectarea conectorilor de versiuni diferite nu vor fi folosite contacte „extra”, asigurând munca normala conexiuni versiunea 2.0. Toate mufele și mufele dintre USB 3.0 Tip A și USB 2.0 Tip A sunt proiectate pentru a funcționa împreună. Mufa USB 3.0 Tip B este puțin mai mare decât ceea ce ar fi necesar pentru un USB 2.0 Tip B și mufa anterioară. În același timp, este posibil să conectați acest tip de mufă la aceste prize. În consecință, pentru a conecta un dispozitiv periferic cu un conector USB 3.0 Tip B la un computer, puteți utiliza ambele tipuri de cabluri, dar pentru un dispozitiv cu un conector USB 2.0 Tip B - doar un cablu USB 2.0. Prizele eSATAp, desemnate ca eSATA/USB Combo, adică având posibilitatea de a conecta o mufă USB la ele, au capacitatea de a conecta mufe USB de tip A: USB 2.0 și USB 3.0, dar în modul de viteză USB 2.0.
Conectorii USB de tip C oferă conexiuni atât la periferice, cât și la computere, înlocuind diferiții conectori și cabluri de tip A și tip B din standardele USB anterioare și oferind opțiuni de extindere viitoare. Conectorul cu două fețe cu 24 de pini este destul de compact, aproape ca dimensiune de conectorii micro-B ai standardului USB 2.0. Dimensiunile conectorului sunt de 8,4 mm pe 2,6 mm. Conectorul oferă 4 perechi de contacte pentru alimentare și masă, două perechi diferențiale D+/D- pentru transmisia de date la viteze mai mici decât SuperSpeed (la cablurile de tip C este conectată doar una dintre perechi), patru perechi diferențiale pentru transmiterea de semnale SuperSpeed de mare viteză, două contacte auxiliare (bandă laterală), doi pini de configurare pentru determinarea orientării cablului, un canal de date de configurare dedicat (codare BMC - cod bifazat) și un pin de alimentare de +5 V pentru cablurile active.
Contactele conectorului și aspectul cablului USB Type-C
| Con. | Nume | Descriere | Con. | Nume | Descriere | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Împământare | B12 | GND | Împământare | ||
| A2 | SSTXp1 | Diff. perechea nr. 1 SuperSpeed, transmisie, pozitiv | B11 | SSRXp1 | Diff. perechea nr. 2 SuperSpeed, receptie, pozitiv | ||
| A3 | SSTXn1 | Diff. perechea nr. 1 SuperSpeed, transmisie, negativ | B10 | SSRXn1 | Diff. perechea nr. 2 SuperSpeed, receptie, negativ | ||
| A4 | V AUTOBUZ | Nutriție | B9 | V AUTOBUZ | Nutriție | ||
| A5 | CC1 | Canal de configurare | B8 | SBU2 | Banda laterală nr. 2 (SBU) | ||
| A6 | Dp1 | Diff. pereche non-SuperSpeed, poziția 1, pozitivă | B7 | Dn2 | Diff. pereche non-SuperSpeed, poziția 2, negativă | ||
| A7 | Dn1 | Diff. pereche non-SuperSpeed, poziția 1, negativ | B6 | Dp2 | Diff. pereche non-SuperSpeed, poziția 2, pozitivă | ||
| A8 | SBU1 | Banda laterală nr. 1 (SBU) | B5 | CC2 | Canal de configurare | ||
| A9 | V AUTOBUZ | Nutriție | B4 | V AUTOBUZ | Nutriție | ||
| A10 | SSRXn2 | Diff. perechea nr. 4 SuperSpeed, transmisie, negativ | B3 | SSTXn2 | Diff. perechea nr. 3 SuperSpeed, receptie, negativ | ||
| A11 | SSRXp2 | Diff. perechea nr. 4 SuperSpeed, transmisie, pozitiv | B2 | SSTXp2 | Diff. perechea nr. 3 SuperSpeed, receptie, pozitiv | ||
| A12 | GND | Împământare | B1 | GND | Împământare |
||
|
|||||||
| Conectorul nr. 1 al cablului Tip-C | Cablu Tip-C | Conectorul nr. 2 al cablului Tip-C | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a lua legatura | Nume | Culoarea mantalei conductorului | Nume | Descriere | a lua legatura | Nume | |
| Tresă | Ecran | Impletitura cablu | Ecran | Impletitura exterioara a cablului | Tresă | Ecran | |
| A1, B1, A12, B12 | GND | Cositorit | GND_PWRrt1 GND_PWRrt2 |
Pământ comun> | A1, B1, A12, B12 | GND | |
| A4, B4, A9, B9 | V AUTOBUZ | roșu | PWR_V BUS 1 PWR_V BUS 2 |
Alimentare V BUS | A4, B4, A9, B9 | V AUTOBUZ | |
| B5 | V CONN | Galben |
PWR_V CONN | V CONN putere | B5 | V CONN | |
| A5 | CC | Albastru | CC | Canal de configurare | A5 | CC | |
| A6 | Dp1 | alb | UTP_Dp | Pereche diferențială neecranată, pozitivă | A6 | Dp1 | |
| A7 | Dn1 | Verde | UTP_Dn | Pereche diferențială neecranată, negativă | A7 | Dn1 | |
| A8 | SBU1 | roșu | SBU_A | Banda de date A | B8 | SBU2 | |
| B8 | SBU2 | Negru | SBU_B | Banda de date B | A8 | SBU1 | |
| A2 | SSTXp1 | Galben * | SDPp1 | Pereche diferențială ecranată #1, pozitivă | B11 | SSRXp1 | |
| A3 | SSTXn1 | maro* | SDPn1 | Pereche diferențială ecranată #1, negativă | B10 | SSRXn1 | |
| B11 | SSRXp1 | verde * | SDPp2 | Pereche diferențială ecranată #2, pozitivă | A2 | SSTXp1 | |
| B10 | SSRXn1 | Portocale * | SDPn2 | Pereche diferențială ecranată #2, negativă | A3 | SSTXn1 | |
| B2 | SSTXp2 | Alb * | SDPp3 | Pereche diferențială ecranată #3, pozitivă | A11 | SSRXp2 | |
| B3 | SSTXn2 | negru* | SDPn3 | Pereche diferențială ecranată #3, negativă | A10 | SSRXn2 | |
| A11 | SSRXp2 | Roșu * | SDPp4 | Pereche diferențială ecranată #4, pozitivă | B2 | SSTXp2 | |
| A10 | SSRXn2 | Albastru * | SDPn4 | Pereche diferențială ecranată #4, negativă | B3 | SSTXn2 | |
| * Culorile pentru învelișul conductorului nu sunt specificate de standard | |||||||
Conectarea dispozitivelor vechi la computere echipate cu un conector USB de tip C va necesita un cablu sau un adaptor care are o mufă sau un conector de tip A sau B la un capăt și o mufă USB de tip C la celălalt capăt. Standardul nu permite adaptoare cu un conector USB Type-C, deoarece utilizarea lor ar putea crea „multe combinații de cabluri incorecte și potențial periculoase”.
Cablurile USB 3.1 cu două mufe de tip C la capete trebuie să respecte pe deplin specificația - să conțină toți conductorii necesari, trebuie să fie active, să includă un cip de identificare electronică care listează identificatorii funcției în funcție de configurația canalului și mesajele definite de furnizor (VDM) din caietul de sarcini Alimentare USB Livrare 2.0. Dispozitivele cu conector USB Type-C pot suporta opțional șine de alimentare cu un curent de 1,5 sau 3 amperi la o tensiune de 5 volți în plus față de sursa de alimentare principală. Sursele de alimentare trebuie să promoveze capacitatea de a furniza curenți crescuti prin canalul de configurare sau să accepte pe deplin specificația USB Power Delivery prin pinul de configurare (codare BMC) sau semnale mai vechi codificate ca BFSK prin pinul VBUS. Cablurile USB 2.0 care nu acceptă magistrala SuperSpeed nu pot conține un cip de identificare electronică decât dacă pot transporta 5 amperi de curent.
Specificația conectorului USB Type-C versiunea 1.0 a fost publicată de USB Developers Forum în august 2014. A fost dezvoltat cam în același timp cu specificația USB 3.1.
Utilizarea unui conector USB Type-C nu înseamnă neapărat că dispozitivul implementează standardul USB 3.1 Gen1/Gen2 de mare viteză sau protocolul USB Power Delivery.
Universal Serial Bus este cea mai răspândită, și probabil cea mai de succes interfață de computer pentru dispozitive periferice din întreaga istorie a dezvoltării echipamentelor informatice, dovadă fiind numărul mare de dispozitive USB, dintre care unele pot părea oarecum
Interfață USB (Universal Serial Bus - Universal Serial Interface) este proiectat pentru a conecta dispozitive periferice la un computer personal. Vă permite să faceți schimb de informații cu dispozitivele periferice la trei viteze (specificație USB 2.0):
- Viteza mica ( Viteza mica- LS) - 1,5 Mbit/s;
- Viteza maxima ( Viteza maxima- FS) - 12 Mbit/s;
- De mare viteză ( De mare viteză- HS) - 480 Mbit/s.
Se conectează interfața USB gazdă (gazdă) și dispozitive. Gazda se află în interiorul computerului personal și controlează funcționarea întregii interfețe. Pentru a permite conectarea mai multor dispozitive la un port USB, utilizați hub-uri (hub- un dispozitiv care asigură conexiunea la interfața altor dispozitive). Hub rădăcină (hub rădăcină) este situat în interiorul computerului și conectat direct la gazdă. Interfața USB folosește un termen special "funcţie" - acesta este un dispozitiv complet logic care îndeplinește o funcție specifică. Topologia interfeței USB este un set de 7 niveluri ( nivel): primul nivel conține gazda și hub-ul rădăcină, iar ultimul nivel conține doar funcții. Este apelat un dispozitiv care include un hub și una sau mai multe funcții compozit (dispozitiv compus).
Portul unui hub sau al unei funcții care se conectează la un hub de nivel superior se numește port în amonte ( port din amonte), iar portul hub care se conectează la un hub sau o funcție de nivel inferior se numește port în aval ( portul din aval).
Toate transferurile de date prin interfață sunt inițiate de gazdă. Datele sunt transmise sub formă de pachete. Interfața USB utilizează mai multe tipuri de pachete:
- pachet de semne (pachet de jetoane) descrie tipul și direcția transferului de date, adresa dispozitivului și numărul de serie al punctului final (CT este partea adresabilă a dispozitivului USB); Pachetele de caracteristici vin în mai multe tipuri: ÎN, OUT, SOF, ÎNFIINȚAT;
- pachet de date (pachet de date) conține datele transmise;
- pachet de aprobare (pachet de strângere de mână) are scopul de a raporta rezultatele transferului de date; Există mai multe tipuri de pachete potrivite: ACK, N.A.K., STAND.
Interfața USB utilizează mai multe tipuri de transferuri de informații.
- Controlează redirecționarea (transferul de control) este utilizat pentru configurarea dispozitivului, precum și pentru alte dispozitive specifice dispozitiv specific obiective.
- Streaming (transfer în vrac) este folosit pentru a transmite o cantitate relativ mare de informații.
- Întrerupeți redirecționarea (întreruperea transferului) este folosit pentru a transmite o cantitate relativ mică de informații, pentru care transmiterea acesteia la timp este importantă. Are o durată limitată și o prioritate mai mare în comparație cu alte tipuri de transferuri.
- Redirecționare izocronă (transfer izocron) se mai numește și streaming în timp real. Informațiile transmise într-un astfel de transfer necesită o scară în timp real în timpul creării, transmiterii și recepționării sale.
Transferuri în flux
caracterizat prin transferul de date garantat fără erori între gazdă și funcție prin detectarea erorilor în timpul transmiterii și re-solicitarea de informații.
Când gazda devine gata să primească date de la o funcție, trimite un pachet de semnalizare către funcție ÎN-punga de plastic. Ca răspuns la aceasta, funcția din faza de transfer de date transmite un pachet de date către gazdă sau, dacă nu poate face acest lucru, transmite N.A.K.- sau STAND-punga de plastic. N.A.K.-pachetul raportează că funcția este temporar nepregătită pentru a transmite date și STAND- pachetul indică necesitatea intervenției gazdei. Dacă gazda a primit cu succes datele, atunci trimite funcții în faza de negociere ACK
Când gazda devine gata să transmită date, trimite funcții OUT-pachet însoțit de un pachet de date. Dacă funcția a primit cu succes datele, le trimite către gazdă ACK-pachet, altfel trimis NAK- sau STAND-punga de plastic.
Controlați transferurile
conţin cel puţin două etape: Etapa de instalareȘi stadiul de stare. Între ele pot exista și etapa transferului de date. Etapa de instalare folosit pentru a efectua SETUP tranzacții, timp în care informațiile sunt trimise către funcția de control CT. SETUP tranzacție conţine ÎNFIINȚAT-punga de plastic ,
pachet de date și pachet de coordonare. Dacă pachetul de date este primit cu succes de către funcție, atunci acesta este trimis către gazdă ACK-punga de plastic. În caz contrar, tranzacția este finalizată.
ÎN etapele transferului de date transferurile de control conțin unul sau mai multe ÎN- sau OUT- tranzacții, al căror principiu de transfer este același ca în transferurile în flux. Toate tranzacțiile din etapa de transfer de date trebuie efectuate într-o singură direcție.
ÎN stadiul de stare se face ultima tranzacție, care folosește aceleași principii ca și în transferurile în flux. Direcția acestei tranzacții este opusă celei utilizate în etapa de transfer de date. Etapa de stare este utilizată pentru a raporta rezultatul etapei SETUP și etapa transferului de date. Informațiile de stare sunt întotdeauna transmise de la funcție la gazdă. La înregistrarea de control (Controlează transferul de scriere) informațiile de stare sunt transmise în faza de transfer de date a etapei de stare a tranzacției. La controlul citirii (Control Citire Transfer) informațiile de stare sunt returnate în faza de negociere a stării a tranzacției, după ce gazda trimite un pachet de date de lungime zero în faza anterioară de transfer de date.
Întrerupeți transferurile
poate conține ÎN- sau OUT- redirecționare. La primirea ÎN-funcția pachet poate returna un pachet cu date, N.A.K.-pachet sau STAND-punga de plastic. Dacă funcția nu are informații care necesită o întrerupere, atunci în faza de transfer de date funcția revine N.A.K.-punga de plastic. Dacă funcționarea CT cu o întrerupere este suspendată, atunci funcția revine STAND-punga de plastic. Dacă este necesară o întrerupere, funcția returnează informațiile necesare în faza de transfer de date. Dacă gazda a primit cu succes datele, atunci trimite ACK-punga de plastic. În caz contrar, pachetul de negociere nu este trimis de gazdă.
Tranzacții izocrone
conține faza de transmitere a trăsăturilorȘi faza de transfer de date, dar nu au fazele de coordonare. Gazda trimite ÎN- sau OUT-semn, după care în faza de transmitere a datelor CT (pentru ÎN-semn) sau gazdă (pentru OUT-semn) trimite date. Tranzacțiile izocrone nu acceptă faza de reconciliere și retransmiterea datelor în caz de erori.
Datorită faptului că interfața USB implementează un protocol complex de schimb de informații, dispozitivul de interfață cu interfața USB necesită o unitate de microprocesor care oferă suport pentru protocol. Prin urmare, principala opțiune la dezvoltarea unui dispozitiv de interfață este utilizarea unui microcontroler care va oferi suport pentru protocolul de schimb. În prezent, toți producătorii importanți de microcontrolere produc produse care includ o unitate USB.
|
Rată de biți de semnalizare de mare viteză - 12 Mb/s - Lungime maximă a cablului pentru rată de biți de semnalizare de mare viteză - 5 m - Rată de biți de semnalizare de viteză mică - 1,5 Mb/s - Lungime maximă a cablului pentru rată de biți de semnalizare de viteză mică - 3 m - Numărul maxim de dispozitive conectate (inclusiv multiplicatori) - 127 - Este posibil să se conecteze dispozitive cu rate baud diferite - Nu este nevoie ca utilizatorul să instaleze elemente suplimentare, cum ar fi terminatoare pentru SCSI - Tensiune de alimentare pentru dispozitive periferice - 5 V - Consum maxim de curent per dispozitiv - 500 mA
Cablajul conectorului USB 1.1 și 2.0
Semnalele USB sunt transmise prin două fire ale unui cablu ecranat cu patru fire.
Aici :
GND- circuit „carcasă” pentru alimentarea dispozitivelor periferice V AUTOBUZ- +5V, de asemenea, pentru circuitele de alimentare Bus D+ concepute pentru transmiterea datelor
Obosi D- pentru a primi date.
Dezavantajele usb 2.0
Deși rata maximă de transfer de date a USB 2.0 este de 480 Mbps (60 MB/s), în viața reală este nerealist să se atingă astfel de viteze (~33,5 MB/s în practică). Acest lucru se datorează întârzierilor mari de pe magistrala USB între cererea de transfer de date și începerea efectivă a transferului. De exemplu, magistrala FireWire, deși are un vârf mai mic debitului 400 Mbps, care este cu 80 Mbps (10 MB/s) mai puțin decât USB 2.0, permite de fapt un debit mai mare pentru schimbul de date cu hard disk-uri și alte dispozitive de stocare. În acest sens, diverse unități mobile au fost de mult limitate de lățimea de bandă practică insuficientă a USB 2.0.
Cel mai semnificativ beneficiu al USB 3.0 este viteza sa mai mare (până la 5 Gbps), care este de 10 ori mai rapidă decât portul mai vechi. Noua interfață a îmbunătățit economisirea energiei. Acest lucru permite unității să intre în modul de repaus atunci când nu este utilizat. Este posibil să se efectueze transmisia de date în două sensuri în același timp. Acest lucru va oferi o viteză mai mare dacă conectați mai multe dispozitive la un port (împărțiți portul). Puteți ramifica folosind un hub (un hub este un dispozitiv care se ramifică dintr-un port în 3-6 porturi). Acum, dacă conectați hub-ul la un port USB 3.0 și conectați mai multe dispozitive (de exemplu, unități flash) la hub și efectuați transferul de date simultan, veți vedea că viteza va fi mult mai mare decât era cu USB-ul interfata 2.0. Există o caracteristică care poate fi un plus și un minus. Interfața USB 3.0 a crescut curentul la 900 mA, iar USB 2.0 funcționează cu un curent de 500 mA. Acesta va fi un plus pentru acele dispozitive care au fost adaptate pentru USB 3.0, dar un mic minus este că poate exista un risc la încărcarea dispozitivelor mai slabe, cum ar fi un telefon. Dezavantajul fizic al noii interfețe este dimensiunea cablului. Pentru a menține viteza mare, cablul a devenit mai gros și mai scurt în lungime (nu poate fi mai lung de 3 metri) decât USB 2.0. Este important de reținut că dispozitivele cu interfețe USB diferite vor muncă bun si nu ar trebui sa fie o problema. Dar să nu credeți că viteza va crește dacă conectați USB 3.0 la un port mai vechi sau conectați un cablu de interfață mai vechi la un port nou. Viteza de transfer de date va fi egală cu viteza celui mai slab port.
Salutare tuturor. Uneori oamenii sunt interesați să știe cum diferă USB 3.0 de USB 2.0, uneori vor să înțeleagă ce versiune sau tip de conector USB au pe computer, ce fel de dinozaur este USB 1.0 și așa mai departe. Să aprofundăm puțin în acest subiect.
Standardul USB a apărut la mijlocul anilor '90. Descifrat USB Iată cum - Universal Serial Bus. Acest standard a fost dezvoltat special pentru comunicarea între dispozitive periferice și un computer, iar acum ocupă o poziție de lider printre toate tipurile de interfețe de comunicație. Acest lucru nu este surprinzător. În zilele noastre este dificil să ne imaginăm orice dispozitiv fără un conector USB, deși acești conectori diferă ca tip.
Tipuri de conectori USB
Astăzi există un număr destul de mare de tipuri de conectori USB. Unele sunt mai frecvente, altele mai puțin. Oricum, haideți să le aruncăm o privire.
USBtip-A– unul dintre cele mai comune tipuri de conectori USB. Poate l-ai fi văzut pe tine, pe, pe bloc încărcător si nu numai. Are multe întrebuințări. Cu ajutorul acestuia, puteți conecta șoareci și tastaturi la un computer (sau alt dispozitiv), unități flash, unități externe, smartphone-uri și așa mai departe. Această listă poate fi continuată mult timp dacă vă gândiți bine.
USBtip-B– conectorul este folosit în principal pentru a conecta o imprimantă sau alte dispozitive la computer periferice. A primit mult mai puțină distribuție decât USB tip A.
Mini USB era destul de comună pe dispozitivele mobile înainte de apariția Micro USB. În zilele noastre este foarte rar, dar îl puteți găsi încă pe unele dispozitive mai vechi. Pe difuzorul meu audio portabil, conectorul Mini USB primește energie electrică pentru a încărca bateria. Am cumpărat această boxă acum aproximativ 5 ani (s-a dovedit a fi rezistentă).
Micro USB folosit acum pe smartphone-uri și telefoane mobile aproape toti producatorii. Acest conector USB a câștigat o popularitate incredibilă în rândul dispozitivelor mobile. Cu toate acestea, USB Type-C își ia treptat poziția.
Versiunea USB 1.0 – Săpături arheologice
Stră-străbunicul standardului USB este USB 1.0 s-a născut în noiembrie 1995. Dar s-a născut puțin prematur și nu a câștigat prea multă popularitate. Dar fratele său mai mic USB 1.1, născut trei ani mai târziu, a fost un exemplar mai viabil și a reușit să atragă suficientă atenție.
În ceea ce privește partea tehnică, viteza de transfer a datelor a fost mică, dar după standardele acelor vremuri această viteză era mai mult decât suficientă. Viteza a fost de până la 12 Mbit/s și aceasta a fost în modul de debit mare.
Diferențele dintre conectorii USB 2.0 și USB 3.0
USB 2.0 și USB 3.0 sunt două standarde USB complet moderne, care sunt acum folosite peste tot în computere și laptopuri. USB 3.0 este, desigur, mai nou și mai rapid și este, de asemenea, complet compatibil cu dispozitivele USB 2.0. Dar viteza în acest caz va fi limitată la viteza maximă conform standardului USB 2.0.
În teorie, vitezele de transfer USB 3.0 sunt de aproximativ 10 ori mai mari decât USB 2.0 (5 Gbps față de 480 Mbps). Dar, în practică, viteza schimbului de informații între dispozitive este adesea limitată de dispozitivele în sine. Deși, în general, USB 3.0 încă câștigă.
Diferențele tehnice
Deși standardele USB 2.0 și USB 3.0 sunt compatibile cu versiunea anterioară, ele au totuși unele diferențe tehnice. USB 2.0 are 4 pini – 2 pentru alimentarea dispozitivelor și 2 pentru transferul de date. Acești 4 pini au fost păstrați în standardul USB 3.0. Dar, pe lângă ele, au mai fost adăugate încă 4 contacte, care sunt necesare pentru viteze mari de transfer de date și nu numai încărcare rapidă dispozitive. Apropo, USB 3.0 poate funcționa cu curent de până la 1 Amperi.
Ca urmare, cablul standard USB 3.0 a devenit mai gros, iar lungimea lui nu depășește acum 3 metri (în USB 2.0 lungime maxima a ajuns la 5 metri). Dar vă puteți încărca smartphone-ul mult mai repede, chiar dacă conectați mai multe smartphone-uri la un singur conector printr-un splitter.
Desigur, producătorii s-au ocupat de diferențele vizuale. Nu trebuie să cauți ambalaje din placa de baza pentru a vedea ce standarde USB acceptă. Și nu trebuie să accesați setările computerului sau managerul de dispozitive pentru a face acest lucru. Uită-te doar la culoarea conectorului tău. Conectorul USB 3.0 este aproape întotdeauna albastru. Foarte rar este și roșu. În timp ce USB 2.0 este aproape întotdeauna negru.
Deci, acum, dintr-o privire rapidă, puteți determina dacă aveți USB 2.0 sau USB 3.0 pe laptop.
Acesta este probabil sfârșitul conversației despre cum diferă USB 2.0 de USB 3.0.
Concluzie
Ce am învățat din acest articol? Acel USB este împărțit în standarde de transfer de date, care diferă în ceea ce privește viteza de transfer de date. Și, de asemenea, acel USB are un număr mare de tipuri de conectori.
Și cel mai interesant lucru pe care am uitat să-l menționez în articol este că tipurile de conectori pot fi combinate după cum urmează. Este posibil să găsiți un USB de dimensiune completă de tip A și un USB de dimensiune completă de tip B, în timp ce există (dar sunt rare) micro USB de tip A și micro USB de tip B (foarte frecvente). USB de tip A poate funcționa folosind protocolul USB 2.0 sau poate folosind protocolul USB 3.0. În general, dacă vrei, te poți încurca.
Și dacă sunteți îngrijorat de întrebarea ce conectori sunt mai bine să alegeți pentru un laptop USB 2.0 sau USB 3.0, atunci nu vă faceți griji deloc. Acum toate laptopurile și computerele moderne sunt echipate cu ambele tipuri de USB. De exemplu, laptopul meu are doi conectori USB 2.0 și un conector USB 3.0. Și toți cei trei conectori tip USB tip-A.
Asta sunt ele - USB!
Ai citit până la capăt?
A fost de ajutor articolul?
Nu chiar
Ce anume nu ți-a plăcut? A fost articolul incomplet sau fals?
Scrieți în comentarii și promitem să ne îmbunătățim!
