Tehnične značilnosti USB zmogljivosti. Protokol USB 2.0 univerzalnega serijskega vodila
Konec leta 2008. Kot bi lahko pričakovali, je novi standard povečal prepustnost, čeprav povečanje ni tako pomembno kot 40-kratno povečanje hitrosti pri prehodu z USB 1.1 na USB 2.0. Vsekakor je 10-kratno povečanje prepustnosti dobrodošlo. USB 3.0 podpira največja hitrost prenosa 5 Gbit/s. Prepustnost je skoraj dvakrat višja od sodobnega standarda Serial ATA (3 Gbit/s, ob upoštevanju prenosa redundantnih informacij).
Logotip USB 3.0
Vsak navdušenec bo potrdil, da je vmesnik USB 2.0 glavni " ozko grlo» sodobnih računalnikov in prenosnih računalnikih, saj se njegova najvišja »neto« prepustnost giblje od 30 do 35 MB/s. Toda sodobni imajo 3,5″ trdi diski pri namiznih računalnikih je hitrost prenosa že presegla 100 MB/s (pojavljajo se tudi 2,5″ modeli za prenosnike, ki se približujejo tej ravni). Visokohitrostni pogoni SSD so uspešno presegli prag 200 MB/s. In 5 Gbit/s (ali 5120 Mbit/s) ustreza 640 MB/s.
Ne mislimo, da v bližnji prihodnosti trdi diski se bo približala ravni 600 MB/s, vendar naslednje generacije pogoni SSD lahko preseže to številko že v nekaj letih. Povečanje prepustnosti postaja vse bolj pomembno, saj se količina informacij povečuje in čas, ki je potreben za njihovo varnostno kopiranje, se ustrezno povečuje. Hitreje kot bo shramba delovala, krajši bo čas varnostnega kopiranja, lažje bo ustvarjanje "oken" v urniku varnostnega kopiranja.
Primerjalna tabela hitrosti Lastnosti USB 1.0 – 3.0
Današnje digitalne video kamere lahko posnamejo in shranijo gigabajte video podatkov. Delež video kamer visoke ločljivosti narašča, za snemanje velikih količin podatkov pa potrebujejo večji in hitrejši pomnilnik. Če uporabljate USB 2.0, bo prenos več deset gigabajtov video podatkov v računalnik za urejanje zahteval precej časa. USB Implementers Forum verjame, da bo pasovna širina ostala bistveno pomembna in USB 3.0 bo zadostovala za vse potrošniške naprave v naslednjih petih letih.
8/10 bitno kodiranje
Za zagotovitev zanesljivega prenosa podatkov USB 3.0 vmesnik uporablja 8/10 bitno kodiranje, ki nam je poznano na primer iz Serial ATA. En bajt (8 bitov) se prenaša z uporabo 10-bitnega kodiranja, kar izboljša zanesljivost prenosa na račun prepustnosti. Zato se prehod iz bitov v bajte izvede v razmerju 10:1 namesto 8:1.
Primerjava pasovne širine USB 1.x – 3.0 in konkurentov
Načini varčevanja z energijo
seveda, glavni cilj vmesnik USB 3.0 je povečati razpoložljivo pasovno širino vendar pa novi standard učinkovito optimizira porabo energije. Vmesnik USB 2.0 nenehno preverja razpoložljivost naprave, kar porablja energijo. V nasprotju s tem ima USB 3.0 štiri stanja povezave, imenovana U0-U3. Stanje povezave U0 ustreza aktivnemu prenosu podatkov, U3 pa preklopi napravo v »spanje«.
Če je povezava v stanju mirovanja, bo v stanju U1 možnost prejemanja in prenosa podatkov onemogočena. Stanje U2 gre še korak dlje z onemogočanjem notranje ure. V skladu s tem lahko povezane naprave preidejo v stanje U1 takoj po končanem prenosu podatkov, kar naj bi zagotovilo pomembne prednosti pri porabi energije v primerjavi z USB 2.0.
Višji tok
Poleg različnih stanj porabe energije standard USB 3.0 je drugačen iz USB 2.0 in višji podprti tok. Če je USB 2.0 zagotovil trenutni prag 500 mA, je bila v primeru novega standarda omejitev premaknjena na 900 mA. Začetni tok povezave je bil povečan s 100 mA za USB 2.0 na 150 mA za USB 3.0. Oba parametra sta precej pomembna za prenosne trde diske, ki običajno zahtevajo nekoliko višje tokove. Prej je bilo težavo mogoče rešiti z uporabo dodatnega vtiča USB, ki je črpal energijo iz dveh vrat, vendar je za prenos podatkov uporabljal samo enega, čeprav je to kršilo specifikacije USB 2.0.
Novi kabli, konektorji, barvna koda
Standard USB 3.0 je nazaj združljiv z USB 2.0, to pomeni, da so vtiči videti enaki običajnim vtičem tipa A. Nožice USB 2.0 ostajajo na istem mestu, vendar je zdaj globoko v priključku pet novih nožic. To pomeni, da morate vtič USB 3.0 do konca vstaviti v vrata USB 3.0, da zagotovite delovanje USB 3.0, kar zahteva dodatne nožice. V nasprotnem primeru boste dobili hitrost USB 2.0. Forum izvajalcev USB priporoča, da proizvajalci uporabljajo barvno kodiranje Pantone 300C na notranji strani priključka.
Podobno je bilo pri vtiču USB tipa B, le da so razlike vizualno bolj opazne. Vtič USB 3.0 lahko prepoznate po petih dodatnih zatičih.
USB 3.0 ne uporablja optičnih vlaken, ker je za množični trg predrag. Zato imamo dobri stari bakreni kabel. Vendar bo imel zdaj devet in ne štiri žice. Prenos podatkov se izvaja po štirih od petih dodatnih žic v diferencialnem načinu (SDP–Shielded Differential Pair). En par žic je odgovoren za sprejemanje informacij, drugi pa za prenos. Načelo delovanja je podobno serijskemu ATA, pri čemer naprave prejmejo polno pasovno širino v obe smeri. Peta žica je "ozemljitev".
Zgodovina nastanka in razvoja standardov USB (Universal Serial Bus).
Preden se je pojavila prva izvedba vodila USB, je standardna oprema osebni računalnik vključena ena vzporedna vrata, običajno za povezavo tiskalnika (LPT vrata), dve serijski komunikacijski vrati ( vrata COM), običajno za povezavo miške in modema ter ena vrata za igralno palico (GAME vrata). Ta konfiguracija je bila povsem sprejemljiva v zgodnjih dneh osebnih računalnikov in je bila dolga leta praktični standard za proizvajalce opreme. Vendar napredek ni miroval, nomenklatura in funkcionalnost zunanje naprave nenehno izboljševal, kar je sčasoma pripeljalo do potrebe po reviziji standardne konfiguracije, ki je omejila možnost priklopa dodatnih perifernih naprav, ki jih je bilo iz dneva v dan več.
Poskusi povečanja števila standardnih V/I vrat niso mogli pripeljati do radikalne rešitve problema in pojavila se je potreba po razvoju novega standarda, ki bi omogočal preprosto, hitro in priročno povezavo velikega števila perifernih naprav različne namene v kateri koli računalnik s standardno konfiguracijo, kar je na koncu pripeljalo do pojava univerzalnega serijskega vodila Univerzalno serijsko vodilo (USB)
Prva specifikacija serijskega vmesnika USB (univerzalno serijsko vodilo), poklical USB 1.0, se je pojavil v 1996, izboljšana različica, ki temelji na njej, USB 1.1- V 1998 Pasovna širina vodil USB 1.0 in USB 1.1 - do 12 Mbit/s (pravzaprav do 1 megabajta na sekundo) je povsem zadoščala za nizkohitrostne periferne naprave, kot je analogni modem oz. Računalniška miška, vendar nezadostno za naprave z visokimi hitrostmi prenosa podatkov, kar je bila glavna pomanjkljivost te specifikacije. Praksa pa je pokazala, da je univerzalno serijsko vodilo zelo uspešna rešitev, ki so jo skoraj vsi proizvajalci računalniške opreme sprejeli kot glavno smer razvoja računalniške periferije.
IN 2000 obstaja nova specifikacija - USB 2.0, ki že zagotavlja hitrosti prenosa podatkov do 480 Mbit/s (dejansko do 32 megabajtov na sekundo). Specifikacija je predvidevala popolno združljivost s prejšnjim standardom USB 1.X in povsem sprejemljivo zmogljivost za večino perifernih naprav. Začne se razcvet proizvodnje naprav, opremljenih z vmesnikom USB. »Klasični« vhodno-izhodni vmesniki so bili popolnoma izpodrinjeni in so postali eksotika. Vendar pa je za nekatere hitre periferne naprave celo uspešna specifikacija USB 2.0 ostala ozko grlo, kar je zahtevalo nadaljnji razvoj standarda.
IN 2005 Objavljena je bila specifikacija za brezžično izvedbo USB - Brezžični USB - WUSB, ki omogoča brezžično povezovanje naprav na razdalji do 3 metrov z največjo hitrostjo prenosa podatkov 480 Mbit/s ter na razdalji do 10 metrov z največjo hitrostjo 110 Mbit/s. Specifikacija ni dobila hitrega razvoja in ni rešila problema povečevanja realna hitrost prenos podatkov.
IN 2006 specifikacija je bila objavljena USB-OTG (USB O n- T on- G o, zahvaljujoč kateremu je postalo mogoče komunicirati med dvema napravama USB brez ločenega gostitelja USB. Vlogo gostitelja v tem primeru opravlja ena od perifernih naprav. Pametni telefoni, digitalni fotoaparati in druge mobilne naprave morajo delovati tako kot gostitelji kot periferne naprave. Na primer, ko je kamera povezana prek USB-ja z računalnikom, je periferna naprava, ko je priključen tiskalnik, pa je gostitelj. Podpora za specifikacije USB-OTG postopoma postal standard za mobilne naprave.
Leta 2008 pojavila se je končna specifikacija novega standarda univerzalnega serijskega vodila - USB 3.0. Kot v prejšnje različice izvedba vodila, zagotovljena je električna in funkcionalna združljivost s prejšnjimi standardi. Hitrost prenosa podatkov za USB 3.0 se je povečala za 10-krat - do 5 Gbps. Vmesniškemu kablu so bila dodana 4 dodatna jedra, njihovi kontakti pa so bili nameščeni ločeno od 4 kontaktov prejšnjih standardov v dodatni vrsti kontaktov. Poleg povečane hitrosti prenosa podatkov vodilo USB Zanj je značilna tudi povečana jakost toka v napajalnem tokokrogu v primerjavi s prejšnjimi standardi. Najvišja hitrost prenosa podatkov prek vodila USB 3.0 je postala sprejemljiva za skoraj vsako serijsko proizvedeno periferno računalniško opremo.
IN 2013 Sprejeta je bila naslednja specifikacija vmesnika - USB 3.1, katerega hitrost prenosa podatkov lahko doseže 10 Gbit/s. Poleg tega se je pojavil kompakten 24-polni priključek USB Tip-C, ki je simetričen, kar omogoča vstavljanje kabla na obeh straneh.
Z izdajo standarda USB 3.1 je Forum implementatorjev USB (USB-IF) objavil, da bodo priključki USB 3.0 s hitrostmi do 5 Gbps (SuperSpeed) zdaj razvrščeni kot USB 3.1 Gen 1, novi priključki USB 3.1 s hitrostmi pa do 10 Gbps s (SuperSpeed USB 10Gbps) - kot USB 3.1 Gen 2. Standard USB 3.1 je nazaj združljiv z USB 3.0 in USB 2.0.
IN 2017 leta je Forum izvajalcev USB (USB-IF) objavil specifikacijo USB 3.2. Največja hitrost prenosa je 10 Gbit/s. Vendar pa USB 3.2 omogoča združevanje dveh povezav ( Dvopasovno delovanje), kar vam omogoča, da povečate teoretično prepustnost na 20 Gbit/s. Izvedba te funkcije ni obvezna, kar pomeni, da bo njena podpora na ravni strojne opreme odvisna od specifičnega proizvajalca in tehničnih potreb, ki se na primer razlikujejo za tiskalnik in prenosnik. trdi disk. Možnost izvajanja tega načina je zagotovljena le pri uporabi USB Type-C.
www.usb.org- Specifikacija USB dokumentacija za razvijalce v angleščini.
Treba je opozoriti, da je obstajala in še vedno obstaja alternativa vodilu USB. Še preden se je pojavila, podjetje Apple razvil specifikacijo serijskega vodila FireWire(drugo ime - iLink), ki ga je leta 1995 standardiziral Ameriški inštitut inženirjev elektrotehnike in elektronike (IEEE) pod številko 1394. Avtobus IEEE 1394 lahko deluje v treh načinih: s hitrostjo prenosa podatkov do 100, 200 in 400 Mbit/s. Vendar pa ta vrsta hitrega serijskega vodila zaradi visokih stroškov in bolj zapletene izvedbe kot USB ni postala razširjena in jo postopoma nadomešča USB 2.0 - USB 3.2.
Splošna načela delovanja perifernih naprav univerzalnega serijskega vodila (USB).
Vmesnik USB se je izkazal za tako uspešno rešitev, da so z njim opremljeni skoraj vsi razredi perifernih naprav, od mobilnega telefona do spletne kamere ali prenosnega trdega diska. Najbolj razširjene naprave (zaenkrat) so tiste z USB podpora 2.0. Vendar pa je USB 3.0 – 3.1 bolj zahtevan za hitre naprave, kjer postane glavni in postopoma nadomešča USB 2.0.
Periferne naprave s podporo USB, ko so povezane z računalnikom, sistem samodejno prepozna (zlasti programsko opremo gonilnika in pasovno širino vodila) in so pripravljene za delo brez posredovanja uporabnika. Naprave z nizko porabo energije (do 500mA) morda nimajo lastnega napajanja in se napajajo neposredno iz vodila USB.
Uporaba USB-ja odpravlja potrebo po odstranitvi ohišja računalnika za namestitev dodatnih zunanjih naprav in odpravlja potrebo po izvajanju zapletenih nastavitev pri njihovi namestitvi.
USB odpravlja problem omejevanja števila povezanih naprav. pri z uporabo USB Z računalnikom lahko hkrati deluje do 127 naprav.
USB omogoča vročo priključitev. To ne zahteva, da najprej izklopite računalnik, nato priključite napravo, znova zaženete računalnik in konfigurirate nameščene periferne naprave. Če želite odklopiti periferno napravo, vam ni treba slediti zgoraj opisanemu obratnemu postopku.
Preprosto povedano, USB vam omogoča, da dejansko izkoristite vse prednosti sodobna tehnologija"vklopi in igraj" Naprave, zasnovane za USB 1.x, lahko delujejo s krmilniki USB 2.0. in USB 3.0
Ko je povezana periferna naprava, se ustvari prekinitev strojne opreme in krmiljenje prejme gonilnik HCD ( Gonilnik gostiteljskega krmilnika) USB krmilnik (Gostiteljski krmilnik USB - UHC), ki je trenutno integriran v vse proizvedene nabore čipov matične plošče. Napravo anketira in od nje prejme identifikacijske informacije, na podlagi katerih se nadzor prenese na voznikov servis ta tip naprave. Krmilnik UHC ima korensko zvezdišče (Hub), ki omogoča povezavo z vodilom naprave USB.
Zvezdišče (USB HUB).
Priključne točke se imenujejo pristanišča. Drugo vozlišče lahko priključite na vrata kot napravo. Vsako vozlišče ima izhodna vrata ( gorvodno pristanišče), ki ga povežete z glavnim krmilnikom in spodnjimi vrati ( dolvodno pristanišče) za povezovanje perifernih naprav. Vozlišča lahko zaznajo, se povežejo in prekinejo povezavo na vseh vratih za povezavo navzdol ter zagotovijo distribucijo energije napravam za povezavo navzdol. Vsaka od vrat za povezavo navzdol je mogoče posamično omogočiti in konfigurirati pri polni ali nizki hitrosti. Hub je sestavljen iz dveh blokov: krmilnika huba in repetitorja huba. Repeater je s protokolom nadzorovano stikalo med vrati za povezavo navzgor in vrati za povezavo navzdol. Središče vsebuje tudi strojno opremo za podporo prevajanja začetno stanje in zaustavitev/nadaljevanje povezav. Krmilnik zagotavlja vmesniške registre, ki omogočajo prenos podatkov v in iz glavnega krmilnika. Definiran status zvezdišča in nadzorni ukazi omogočajo gostiteljskemu procesorju, da konfigurira zvezdišče ter spremlja in upravlja njegova vrata.
Zunanja zvezdišča imajo lahko lastno napajanje ali pa se napajajo iz vodila USB.
USB kabli in priključki
Priključki tipa A se uporabljajo za povezavo z računalnikom ali zvezdiščem. Priključki tipa B se uporabljajo za povezavo s perifernimi napravami.
Vsi priključki USB, ki jih je mogoče povezati med seboj, so zasnovani tako, da delujejo skupaj.
Vsi zatiči priključka USB 2.0 so električno združljivi z ustreznimi zatiči priključka USB 3.0. Hkrati ima priključek USB 3.0 dodatne kontakte, ki ne ustrezajo USB priključek 2.0, zato pri povezovanju konektorjev različnih različic ne bodo uporabljeni "dodatni" kontakti, kar zagotavlja normalno delo povezave različice 2.0. Vsi priključki in vtiči med USB 3.0 tipa A in USB 2.0 tipa A so zasnovani tako, da delujejo skupaj. Vtičnica USB 3.0 tipa B je nekoliko večja od tistega, kar bi bilo potrebno za vtič USB 2.0 vrste B in starejše. V tem primeru je ta tip vtiča možno priključiti na te vtičnice. V skladu s tem lahko za povezavo periferne naprave s priključkom USB 3.0 tipa B na računalnik uporabite obe vrsti kablov, za napravo s priključkom USB 2.0 tipa B pa samo kabel USB 2.0. Vtičnice eSATAp, označene kot eSATA/USB Combo, torej z možnostjo priključitve vtiča USB, imajo možnost priklopa vtičev USB tipa A: USB 2.0 in USB 3.0, vendar v hitrostnem načinu USB 2.0.
Priključki USB tipa C zagotavljajo povezave tako s perifernimi napravami kot z računalniki, nadomeščajo različne priključke in kable tipa A in tipa B prejšnjih standardov USB ter zagotavljajo možnosti razširitve v prihodnosti. 24-polni dvostranski konektor je precej kompakten, po velikosti blizu mikro-B konektorjem standarda USB 2.0. Mere konektorja so 8,4 mm x 2,6 mm. Konektor zagotavlja 4 pare kontaktov za napajanje in ozemljitev, dva diferencialna para D+/D- za prenos podatkov pri hitrostih, manjših od SuperSpeed (v kablih Type-C je priključen samo eden od parov), štiri diferencialne pare za prenos hitri signali SuperSpeed , dva pomožna kontakta (stranski pas), dva konfiguracijska zatiča za določanje usmeritve kabla, namenski konfiguracijski podatkovni kanal (kodiranje BMC - dvofazna koda) in napajalni zatič +5 V za aktivne kable.
Kontakti priključka in postavitev kabla USB Type-C
| Con. | Ime | Opis | Con. | Ime | Opis | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Ozemljitev | B12 | GND | Ozemljitev | ||
| A2 | SSTXp1 | Razl. par št. 1 SuperSpeed, menjalnik, pozitiv | B11 | SSRXp1 | Razl. par št. 2 SuperSpeed, sprejem, pozitiv | ||
| A3 | SSTXn1 | Razl. par št. 1 SuperSpeed, menjalnik, negativ | B10 | SSRXn1 | Razl. par št. 2 SuperSpeed, sprejem, negativ | ||
| A4 | V BUS | Prehrana | B9 | V BUS | Prehrana | ||
| A5 | CC1 | Konfiguracijski kanal | B8 | SBU2 | Stranski trak št. 2 (SBU) | ||
| A6 | Dp1 | Razl. ne-SuperSpeed par, položaj 1, pozitiven | B7 | Dn2 | Razl. ne-SuperSpeed par, položaj 2, negativno | ||
| A7 | Dn1 | Razl. ne-SuperSpeed par, pozicija 1, negativno | B6 | Dp2 | Razl. ne-SuperSpeed par, položaj 2, pozitiven | ||
| A8 | SBU1 | Stranski trak št. 1 (SBU) | B5 | CC2 | Konfiguracijski kanal | ||
| A9 | V BUS | Prehrana | B4 | V BUS | Prehrana | ||
| A10 | SSRXn2 | Razl. par št. 4 SuperSpeed, menjalnik, negativ | B3 | SSTXn2 | Razl. par št. 3 SuperSpeed, sprejem, negativ | ||
| A11 | SSRXp2 | Razl. par št. 4 SuperSpeed, menjalnik, pozitiv | B2 | SSTXp2 | Razl. par št. 3 SuperSpeed, sprejem, pozitiv | ||
| A12 | GND | Ozemljitev | B1 | GND | Ozemljitev |
||
|
|||||||
| Konektor št. 1 kabla Tip-C | Kabel Tip-C | Priključek št. 2 kabla Tip-C | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kontakt | Ime | Barva plašča prevodnika | Ime | Opis | Kontakt | Ime | |
| Pletenica | zaslon | Pletenica kabla | zaslon | Zunanja kabelska pletenica | Pletenica | zaslon | |
| A1, B1, A12, B12 | GND | V pločevinkah | GND_PWRrt1 GND_PWRrt2 |
Skupna zemlja> | A1, B1, A12, B12 | GND | |
| A4, B4, A9, B9 | V BUS | rdeča | PWR_V AVTOBUS 1 PWR_V AVTOBUS 2 |
V BUS napajanje | A4, B4, A9, B9 | V BUS | |
| B5 | V POVEZ | Rumena |
PWR_V POVEZ | V CONN moč | B5 | V POVEZ | |
| A5 | CC | Modra | CC | Konfiguracijski kanal | A5 | CC | |
| A6 | Dp1 | Bela | UTP_Dp | Neoklopljen diferencialni par, pozitiven | A6 | Dp1 | |
| A7 | Dn1 | Zelena | UTP_Dn | Neoklopljen diferencialni par, negativen | A7 | Dn1 | |
| A8 | SBU1 | rdeča | SBU_A | Podatkovni pas A | B8 | SBU2 | |
| B8 | SBU2 | Črna | SBU_B | Podatkovni pas B | A8 | SBU1 | |
| A2 | SSTXp1 | Rumena * | SDPp1 | Oklopljen diferencialni par #1, pozitiven | B11 | SSRXp1 | |
| A3 | SSTXn1 | Rjav * | SDPn1 | Oklopljen diferencialni par št. 1, negativen | B10 | SSRXn1 | |
| B11 | SSRXp1 | Zelena * | SDPp2 | Oklopljen diferencialni par #2, pozitiven | A2 | SSTXp1 | |
| B10 | SSRXn1 | oranžna * | SDPn2 | Oklopljen diferencialni par #2, negativen | A3 | SSTXn1 | |
| B2 | SSTXp2 | Bela * | SDPp3 | Oklopljen diferencialni par #3, pozitiven | A11 | SSRXp2 | |
| B3 | SSTXn2 | Črna * | SDPn3 | Oklopljen diferencialni par #3, negativen | A10 | SSRXn2 | |
| A11 | SSRXp2 | Rdeča * | SDPp4 | Oklopljen diferencialni par #4, pozitiven | B2 | SSTXp2 | |
| A10 | SSRXn2 | Modra * | SDPn4 | Oklopljen diferencialni par #4, negativen | B3 | SSTXn2 | |
| * Barve za ovoje prevodnikov niso določene s standardom | |||||||
Za povezovanje starejših naprav z računalniki, opremljenimi s priključkom USB Type-C, bo potreben kabel ali adapter, ki ima vtič ali priključek tipa A ali tipa B na enem koncu in vtič USB Type-C na drugem koncu. Standard ne dovoljuje adapterjev s priključkom USB Type-C, saj bi njihova uporaba lahko ustvarila "številne nepravilne in potencialno nevarne" kombinacije kablov.
Kabli USB 3.1 z dvema vtičema Type-C na koncih morajo popolnoma ustrezati specifikaciji – vsebovati morajo vse potrebne prevodnike, morajo biti aktivni, vključevati morajo identifikatorje funkcij elektronskega identifikatorja, odvisno od konfiguracije kanala in sporočila, ki jih določi prodajalec (VDM). iz specifikacije USB napajanje Dostava 2.0. Naprave s priključkom USB Type-C lahko po želji poleg glavnega napajanja podpirajo napajalne tirnice s tokom 1,5 ali 3 ampere pri napetosti 5 voltov. Napajalniki morajo oglaševati zmožnost zagotavljanja povečanih tokov prek konfiguracijskega kanala ali v celoti podpirati specifikacijo USB Power Delivery prek konfiguracijskega zatiča (kodiranje BMC) ali starejših signalov, kodiranih kot BFSK, prek zatiča VBUS. Kabli USB 2.0, ki ne podpirajo vodila SuperSpeed , morda ne vsebujejo elektronskega identifikacijskega čipa, razen če lahko prenašajo 5 amperov toka.
USB Developers Forum avgusta 2014 je objavil specifikacijo priključka USB Type-C različice 1.0. Razvit je bil približno istočasno kot specifikacija USB 3.1.
Uporaba priključka USB Type-C ne pomeni nujno, da naprava uporablja standard visoke hitrosti USB 3.1 Gen1/Gen2 ali protokol USB Power Delivery.
Univerzalno serijsko vodilo je najbolj razširjen in verjetno najuspešnejši računalniški vmesnik za periferne naprave v vsej zgodovini razvoja računalniške opreme, kar dokazuje ogromno število USB naprav, od katerih se nekatere morda zdijo nekoliko
Vmesnik USB (Universal Serial Bus - Universal Serial Interface) je namenjen povezovanju perifernih naprav z osebnim računalnikom. Omogoča izmenjavo informacij s perifernimi napravami pri treh hitrostih (specifikacija USB 2.0):
- Nizka hitrost ( Nizka hitrost- LS) - 1,5 Mbit/s;
- Polna hitrost ( Polna hitrost- FS) - 12 Mbit/s;
- Visoka hitrost ( Visoka hitrost- HS) - 480 Mbit/s.
USB vmesnik se povezuje gostitelj (gostitelj) in naprave. Gostitelj se nahaja znotraj osebnega računalnika in nadzoruje delovanje celotnega vmesnika. Če želite omogočiti povezavo več kot ene naprave na ena vrata USB, uporabite vozlišča (vozlišče- naprava, ki omogoča povezavo z vmesnikom drugih naprav). Korensko pesto (korensko pesto) se nahaja znotraj računalnika in je povezan neposredno z gostiteljem. Vmesnik USB uporablja poseben izraz "funkcija" - to je logično dokončana naprava, ki opravlja določeno funkcijo. Topologija vmesnika USB je niz 7 ravni ( stopnja): prva raven vsebuje gostitelja in korensko zvezdišče, zadnja raven pa vsebuje samo funkcije. Pokliče se naprava, ki vključuje zvezdišče in eno ali več funkcij sestavljeno (sestavljena naprava).
Vrata zvezdišča ali funkcije, ki se povežejo z zvezdiščem višje ravni, se imenujejo vrata navzgor ( gorvodno pristanišče), vrata zvezdišča, ki se povežejo z zvezdiščem ali funkcijo nižje ravni, pa se imenujejo vrata navzdol ( dolvodno pristanišče).
Vse prenose podatkov prek vmesnika sproži gostitelj. Podatki se prenašajo v obliki paketov. Vmesnik USB uporablja več vrst paketov:
- znak-paket (paket žetonov) opisuje vrsto in smer prenosa podatkov, naslov naprave in serijsko številko končne točke (CT je naslovljivi del USB naprave); Paketi funkcij so na voljo v več vrstah: IN, VEN, SOF, NASTAVITI;
- podatkovni paket (podatkovni paket) vsebuje posredovane podatke;
- odobritveni paket (rokovalni paket) je namenjen poročanju rezultatov prenosa podatkov; Obstaja več vrst ujemajočih se paketov: POTRDI, N.A.K., STOJNICA.
Vmesnik USB uporablja več vrst prenosov informacij.
- Nadzor posredovanja (nadzorni prenos) se uporablja za konfiguracijo naprave in druge, specifične za napravo določeno napravo cilji.
- Pretakanje (prenos v razsutem stanju) se uporablja za prenos relativno velike količine informacij.
- Prekinitev posredovanja (prekiniti prenos) se uporablja za prenos relativno majhne količine informacij, za katere je pomemben njihov pravočasen prenos. Ima omejeno trajanje in višjo prednost v primerjavi z drugimi vrstami prenosov.
- Izohrono posredovanje (izohroni prenos) se imenuje tudi pretakanje v realnem času. Informacije, posredovane pri takem prenosu, zahtevajo realno časovno lestvico med njihovim ustvarjanjem, prenosom in sprejemom.
Pretočni prenosi
značilen po zajamčenem prenosu podatkov brez napak med gostiteljem in funkcijo z zaznavanjem napak med prenosom in ponovnim zahtevanjem informacij.
Ko je gostitelj pripravljen na sprejem podatkov iz funkcije, pošlje funkciji paket zastavice IN-plastična vrečka. Kot odgovor na to funkcija v fazi prenosa podatkov posreduje podatkovni paket gostitelju ali, če tega ne zmore, posreduje N.A.K.- ali STOJNICA-plastična vrečka. N.A.K.- paket sporoči, da funkcija začasno ni pripravljena za prenos podatkov in STOJNICA- paket nakazuje potrebo po posredovanju gostitelja. Če je gostitelj uspešno sprejel podatke, pošlje funkcije v fazi pogajanj POTRDI
Ko je gostitelj pripravljen na prenos podatkov, pošlje funkcije VEN-paket, ki ga spremlja podatkovni paket. Če funkcija uspešno sprejme podatke, jih pošlje gostitelju POTRDI-paket, drugače poslano NAK- oz STOJNICA-plastična vrečka.
Kontrolni prenosi
vsebuje vsaj dve stopnji: Stopnja nastavitve in statusni oder. Med njimi je lahko tudi stopnja prenosa podatkov. Stopnja nastavitve uporablja za opravljanje NASTAVITEV transakcij, med katerim se informacije pošljejo krmilni funkciji CT. NASTAVITEV transakcije vsebuje NASTAVITI-plastična vrečka ,
podatkovni paket in koordinacijski paket. Če funkcija uspešno sprejme podatkovni paket, ga pošlje gostitelju POTRDI-plastična vrečka. V nasprotnem primeru je transakcija zaključena.
IN stopnje prenosa podatkov kontrolni prenosi vsebujejo enega ali več IN- oz OUT- transakcije, katerih princip prenosa je enak kot pri pretočnih prenosih. Vse transakcije v fazi prenosa podatkov morajo potekati v eno smer.
IN statusni oder je opravljena zadnja transakcija, ki uporablja iste principe kot pri pretočnih prenosih. Smer te transakcije je nasprotna tisti, ki se uporablja v fazi prenosa podatkov. Stopnja statusa se uporablja za poročanje o rezultatu stopnje SETUP in stopnje prenosa podatkov. Informacije o statusu se vedno posredujejo od funkcije do gostitelja. pri kontrolni zapisnik (Nadzor pisnega prenosa) informacije o statusu se prenašajo v fazi prenosa podatkov v fazi statusa transakcije. pri kontrolno branje (Control Read Transfer) informacije o statusu se vrnejo v fazi pogajanj o statusu transakcije, potem ko gostitelj pošlje podatkovni paket ničelne dolžine v prejšnji fazi prenosa podatkov.
Prekinite prenose
lahko vsebuje IN- ali VEN- posredovanje. Po prejemu IN-paketna funkcija lahko vrne paket s podatki, N.A.K.-paket oz STOJNICA-plastična vrečka. Če funkcija nima informacije, ki zahteva prekinitev, potem se v fazi prenosa podatkov funkcija vrne N.A.K.-plastična vrečka. Če je delovanje CT s prekinitvijo začasno ustavljeno, se funkcija povrne STOJNICA-plastična vrečka. Če je potrebna prekinitev, funkcija vrne potrebne informacije v fazi prenosa podatkov. Če je gostitelj uspešno prejel podatke, jih pošlje POTRDI-plastična vrečka. V nasprotnem primeru gostitelj ne pošlje pogajalskega paketa.
Izohrone transakcije
vsebujejo faza prenosa lastnosti in faza prenosa podatkov, vendar nimajo faze usklajevanja. Gostitelj pošlje IN- ali VEN-znak, nato pa v fazi prenosa CT podatkov (za IN-znak) ali gostitelj (za VEN-sign) pošilja podatke. Izohrone transakcije ne podpirajo faze usklajevanja in ponovnega prenosa podatkov v primeru napak.
Ker vmesnik USB izvaja kompleksen protokol za izmenjavo informacij, zahteva vmesniška naprava z vmesnikom USB mikroprocesorsko enoto, ki zagotavlja podporo za protokol. Zato je glavna možnost pri razvoju vmesniške naprave uporaba mikrokontrolerja, ki bo zagotavljal podporo za protokol izmenjave. Trenutno vsi večji proizvajalci mikrokontrolerjev proizvajajo izdelke, ki vključujejo enoto USB.
|
Bitna hitrost signalizacije visoke hitrosti - 12 Mb/s - Največja dolžina kabla za bitno hitrost signalizacije visoke hitrosti - 5 m - Bitna hitrost signalizacije nizke hitrosti - 1,5 Mb/s - Največja dolžina kabla za bitno hitrost signalizacije nizke hitrosti - 3 m - Največje število priključenih naprav (vključno z množilniki) - 127 - Možno je priključiti naprave z različnimi hitrostmi prenosa - Uporabniku ni treba namestiti dodatnih elementov, kot so terminatorji za SCSI - Napajalna napetost za periferne naprave - 5 V - Največja poraba toka na napravo - 500 mA
Ožičenje priključka USB 1.1 in 2.0
Signali USB se prenašajo po dveh žicah oklopljenega štirižilnega kabla.
Tukaj :
GND- "ohišje" vezje za napajanje perifernih naprav V BUS- +5V tudi za napajalna vezja Bus D+ zasnovan za prenos podatkov
Pnevmatika D- za prejemanje podatkov.
Slabosti usb 2.0
Čeprav je največja hitrost prenosa podatkov USB 2.0 480 Mbps (60 MB/s), je v resničnem življenju nerealno doseči takšne hitrosti (~33,5 MB/s v praksi). To je posledica velikih zakasnitev na vodilu USB med zahtevo za prenos podatkov in dejanskim začetkom prenosa. Na primer vodilo FireWire, čeprav ima nižji vrh prepustnost 400 Mb/s, kar je 80 Mb/s (10 MB/s) manj kot USB 2.0, dejansko omogoča večjo prepustnost pri izmenjavi podatkov s trdimi diski in drugimi napravami za shranjevanje. V zvezi s tem so bili različni mobilni pogoni dolgo omejeni zaradi nezadostne praktične pasovne širine USB 2.0.
Najpomembnejša prednost USB 3.0 je njegova večja hitrost (do 5 Gbps), ki je 10-krat hitrejša od starejših vrat. Novi vmesnik ima izboljšano varčevanje z energijo. To omogoča pogonu, da preide v način mirovanja, ko ni v uporabi. Istočasno je mogoče izvajati dvosmerni prenos podatkov. To bo zagotovilo večjo hitrost, če na ena vrata povežete več naprav (razdelite vrata). Razvejate se lahko s pomočjo zvezdišča (vozlišče je naprava, ki se iz enega priključka razveji na 3-6 vrat). Zdaj, če priključite zvezdišče na vrata USB 3.0 in na zvezdišče povežete več naprav (na primer bliskovne pogone) in izvedete hkratni prenos podatkov, boste videli, da bo hitrost veliko višja kot pri USB. 2.0 vmesnik. Obstaja lastnost, ki je lahko plus in minus. Vmesnik USB 3.0 je povečal tok na 900 mA, USB 2.0 pa deluje s tokom 500 mA. To bo plus za tiste naprave, ki so prilagojene za USB 3.0, majhen minus pa je, da lahko pride do tveganja pri polnjenju šibkejših naprav, kot je telefon. Fizična pomanjkljivost novega vmesnika je velikost kabla. Za ohranjanje visoke hitrosti je kabel postal debelejši in krajši (ne sme biti daljši od 3 metrov) kot USB 2.0. Pomembno je vedeti, da bodo naprave z različnimi vmesniki USB delo dobro in ne bi smel biti problem. Vendar ne mislite, da se bo hitrost povečala, če priključite USB 3.0 na starejša vrata ali priključite starejši vmesniški kabel na nova vrata. Hitrost prenosa podatkov bo enaka hitrosti najšibkejših vrat.
Pozdravljeni vsi skupaj. Včasih ljudi zanima, kako se USB 3.0 razlikuje od USB 2.0, včasih želijo razumeti, katero različico ali vrsto priključka USB imajo na svojem računalniku, kakšen dinozaver je USB 1.0 itd. Poglobimo se malo v to temo.
Standard USB se je pojavil sredi 90-ih. Dešifrirano USB evo kako - Univerzalno serijsko vodilo. Ta standard je bil razvit posebej za komunikacijo med perifernimi napravami in računalnikom in zdaj zaseda vodilno mesto med vsemi vrstami komunikacijskih vmesnikov. To ni presenetljivo. Dandanes si je težko predstavljati katero koli napravo brez priključka USB, čeprav se ti priključki razlikujejo po vrsti.
Vrste priključkov USB
Danes obstaja precejšnje število vrst priključkov USB. Nekatere so pogostejše, nekatere manj. Kakorkoli že, poglejmo jih.
USBvrsta-A– ena najpogostejših vrst priključkov USB. Morda ste ga videli na svojem, na, v bloku polnilec in ne samo. Ima veliko uporab. Z njegovo pomočjo lahko miške in tipkovnice povežete z računalnikom (ali drugo napravo), bliskovnimi pogoni, zunanjimi pogoni, pametnimi telefoni itd. Ta seznam lahko nadaljujete še dolgo, če dobro razmislite.
USBvrsta-B– priključek se uporablja predvsem za priključitev tiskalnika ali drugih naprav na računalnik periferne naprave. Prejel veliko manj distribucije kot USB tipa A.
Mini USB je bil precej pogost na mobilnih napravah pred pojavom mikro USB. Dandanes je zelo redek, vendar ga še vedno najdete na nekaterih starejših napravah. Na mojem prenosnem avdio zvočniku priključek Mini USB prejema elektriko za polnjenje baterije. Ta zvočnik sem kupil pred približno 5 leti (izkazalo se je, da je vzdržljiv).
mikro USB zdaj uporablja v pametnih telefonih in Mobilni telefoni skoraj vsi proizvajalci. Ta priključek USB je pridobil neverjetno priljubljenost med mobilnimi napravami. Vendar USB Type-C postopoma prevzema svoj položaj.
USB različica 1.0 – Arheološka izkopavanja
Pra-pra-dedek standarda USB je USB 1.0 je rojen v hladnem novembru 1995. Toda rodil se je nekoliko prezgodaj in ni pridobil velike popularnosti. Toda njegov mlajši brat USB 1.1, rojen tri leta pozneje, je bil bolj vzdržljiv primerek in je lahko pritegnil dovolj pozornosti.
Kar se tiče tehničnega dela, je bila hitrost prenosa podatkov majhna, vendar je bila po standardih tistih časov ta hitrost več kot dovolj. Hitrost je bila do 12 Mbit/s in to v načinu visoke prepustnosti.
Razlike med priključkoma USB 2.0 in USB 3.0
USB 2.0 in USB 3.0 sta dva povsem moderna standarda USB, ki se zdaj uporabljata povsod v računalnikih in prenosnikih. USB 3.0 je seveda novejši in hitrejši ter je tudi popolnoma nazaj združljiv z napravami USB 2.0. Toda hitrost bo v tem primeru omejena na največjo hitrost v skladu s standardom USB 2.0.
Teoretično so hitrosti prenosa USB 3.0 približno 10-krat večje od USB 2.0 (5 Gbps v primerjavi s 480 Mbps). Toda v praksi hitrost izmenjave informacij med napravami pogosto omejujejo naprave same. Čeprav na splošno USB 3.0 še vedno zmaga.
Tehnične razlike
Čeprav sta standarda USB 2.0 in USB 3.0 združljiva nazaj, imata kljub temu nekaj tehničnih razlik. USB 2.0 ima 4 nožice – 2 za napajanje naprav in 2 za prenos podatkov. Ti 4 zatiči so bili ohranjeni v standardu USB 3.0. Toda poleg njih so bili dodani še 4 kontakti, ki so potrebni za visoke hitrosti prenosa podatkov in še več hitro polnjenje naprave. Mimogrede, USB 3.0 lahko deluje s tokom do 1 ampera.
Posledično je standardni kabel USB 3.0 postal debelejši in njegova dolžina zdaj ne presega 3 metrov (v USB 2.0 največja dolžina dosegel 5 metrov). Pametni telefon lahko napolnite veliko hitreje, tudi če prek razdelilnika povežete več pametnih telefonov na en konektor.
Seveda so proizvajalci poskrbeli za vizualne razlike. Ni vam treba iskati embalaže pri matična plošča da vidite, katere standarde USB podpira. In za to vam ni treba iti v nastavitve računalnika ali upravitelja naprav. Samo poglejte barvo vašega priključka. Priključek USB 3.0 je skoraj vedno modre barve. Zelo redko je tudi rdeča. Medtem ko je USB 2.0 skoraj vedno črn.
Zdaj lahko z enim hitrim pogledom ugotovite, ali imate na prenosniku USB 2.0 ali USB 3.0.
To je verjetno konec pogovora o tem, kako se USB 2.0 razlikuje od USB 3.0.
Zaključek
Kaj smo se naučili iz tega članka? Ta USB je razdeljen na standarde prenosa podatkov, ki se razlikujejo po hitrosti prenosa podatkov. In tudi, da ima USB veliko število vrst priključkov.
In najbolj zanimiva stvar, ki sem jo pozabil omeniti v članku, je, da lahko vrste priključkov kombiniramo na naslednji način. Morda boste našli USB polne velikosti tipa A in USB polne velikosti tipa B, medtem ko sta (vendar redka) mikro USB tipa A in mikro USB tipa B (zelo pogosta). USB tipa A lahko deluje s protokolom USB 2.0 ali morda s protokolom USB 3.0. Na splošno, če želite, se lahko zmedete.
In če vas skrbi vprašanje, katere priključke je bolje izbrati za prenosni računalnik USB 2.0 ali USB 3.0, potem sploh ne skrbite. Zdaj so vsi sodobni prenosniki in računalniki opremljeni z obema vrstama USB. Na primer, moj prenosnik ima dva priključka USB 2.0 in en priključek USB 3.0. In vsi trije priključki so USB tipa A.
To so - USB!
Ste prebrali do konca?
Je bil ta članek v pomoč?
res ne
Kaj točno vam ni bilo všeč? Je bil članek nepopoln ali napačen?
Zapišite v komentarje in obljubimo, da se bomo izboljšali!
