Tekniska egenskaper USB-kapacitet. Universal Serial Bus USB 2.0-protokoll
I slutet av 2008. Som du kan förvänta dig har den nya standarden ökat genomströmningen, även om ökningen inte är lika betydande som 40x hastighetsökningen vid övergång från USB 1.1 till USB 2.0. Hur som helst är en 10x ökning av genomströmningen välkommen. USB 3.0 stödjer maximal överföringshastighet på 5 Gbit/s. Genomströmningen är nästan dubbelt så hög som den moderna Serial ATA-standarden (3 Gbit/s, med hänsyn tagen till överföringen av redundant information).
USB 3.0-logotyp
Varje entusiast kommer att bekräfta att USB 2.0-gränssnittet är det viktigaste " flaskhals» moderna datorer och bärbara datorer, eftersom dess maximala "netto" genomströmning varierar från 30 till 35 MB/s. Men moderna har 3,5 tum hårddiskar för stationära datorer har överföringshastigheten redan överstigit 100 MB/s (2,5-tumsmodeller för bärbara datorer dyker också upp och närmar sig denna nivå). Höghastighets SSD-enheter har framgångsrikt överträffat tröskeln på 200 MB/s. Och 5 Gbit/s (eller 5120 Mbit/s) motsvarar 640 MB/s.
Det tror vi inte inom överskådlig framtid hårddiskar kommer att närma sig nivån 600 MB/s, men nästa generationer solid state-enheter kan överstiga detta antal på bara några år. Att öka genomströmningen blir allt viktigare i takt med att mängden information ökar och tiden det tar att säkerhetskopiera den ökar därefter. Ju snabbare lagringen fungerar, desto kortare säkerhetskopieringstiden blir, desto lättare blir det att skapa "fönster" i säkerhetskopieringsschemat.
Hastighetsjämförelsetabell USB-egenskaper 1.0 – 3.0
Digitala videokameror idag kan spela in och lagra gigabyte med videodata. Andelen HD-videokameror ökar, och de kräver större och snabbare lagring för att spela in stora datamängder. Om du använder USB 2.0 kommer det att ta lång tid att överföra flera tiotals gigabyte videodata till en dator för redigering. USB Implementers Forum tror att bandbredden kommer att förbli fundamentalt viktig, och USB 3.0 kommer att räcka för alla konsumentenheter under de kommande fem åren.
8/10 bitars kodning
För att säkerställa tillförlitlig dataöverföring USB 3.0-gränssnitt använder 8/10 bitars kodning, som vi till exempel känner till från Serial ATA. En byte (8 bitar) överförs med 10-bitars kodning, vilket förbättrar överföringssäkerheten på bekostnad av genomströmningen. Därför utförs övergången från bitar till byte med ett förhållande på 10:1 istället för 8:1.
Jämförelse av USB 1.x – 3.0 bandbredd och konkurrenter
Energisparlägen
Säkert, huvudmål gränssnitt USB 3.0 är att öka den tillgängliga bandbredden, men den nya standarden effektivt optimerar energiförbrukningen. USB 2.0-gränssnittet söker ständigt efter enhetstillgänglighet, vilket förbrukar energi. Däremot har USB 3.0 fyra anslutningslägen, namngivna U0-U3. Anslutningstillståndet U0 motsvarar aktiv dataöverföring och U3 försätter enheten i "viloläge".
Om anslutningen är inaktiv, kommer i tillstånd U1 möjligheten att ta emot och överföra data att inaktiveras. Tillstånd U2 går ett steg längre genom att inaktivera den interna klockan. Följaktligen kan anslutna enheter övergå till U1-tillståndet omedelbart efter att dataöverföringen är klar, vilket förväntas ge betydande strömförbrukningsfördelar jämfört med USB 2.0.
Högre ström
Förutom olika strömförbrukningstillstånd, standarden USB 3.0 är annorlunda från USB 2.0 och högre stödd ström. Om USB 2.0 gav ett strömtröskelvärde på 500 mA, så flyttades begränsningen till 900 mA i fallet med den nya standarden. Anslutningsinitieringsströmmen har ökats från 100 mA för USB 2.0 till 150 mA för USB 3.0. Båda parametrarna är ganska viktiga för bärbara hårddiskar, som vanligtvis kräver något högre strömmar. Tidigare kunde problemet lösas genom att använda en extra USB-kontakt, dra ström från två portar men använda endast en för dataöverföring, även om detta bröt mot USB 2.0-specifikationerna.
Nya kablar, kontakter, färgkodning
USB 3.0-standarden är bakåtkompatibel med USB 2.0, det vill säga att pluggarna ser ut att vara desamma som vanliga pluggar av typ A. USB 2.0-stiften ligger kvar på samma plats, men det finns nu fem nya stift djupt in i kontakten. Detta innebär att du måste sätta in USB 3.0-kontakten hela vägen in i en USB 3.0-port för att säkerställa USB 3.0-drift, vilket kräver ytterligare stift. Annars får du USB 2.0-hastighet. USB Implementers Forum rekommenderar att tillverkare använder Pantone 300C färgkodning på insidan av kontakten.
Situationen var liknande för USB typ B-kontakten, även om skillnaderna är visuellt mer märkbara. En USB 3.0-kontakt kan identifieras med fem extra stift.
USB 3.0 använder inte fiberoptik, eftersom det är för dyrt för massmarknaden. Därför har vi den gamla goda kopparkabeln. Men den kommer nu att ha nio snarare än fyra trådar. Dataöverföring utförs över fyra av de fem extra ledningarna i differentialläge (SDP–Shielded Differential Pair). Ett par ledningar är ansvarigt för att ta emot information, det andra för att sända. Funktionsprincipen liknar Serial ATA, med enheter som får full bandbredd i båda riktningarna. Den femte tråden är "jord".
Historik om uppkomsten och utvecklingen av Universal Serial Bus (USB) standarder
Innan den första implementeringen av USB-bussen dök upp, standardutrustning personlig dator ingår en parallellport, vanligtvis för att ansluta en skrivare (LPT-port), två seriella kommunikationsportar ( COM-portar), vanligtvis för att ansluta en mus och modem, och en port för en joystick (GAME-port). Denna konfiguration var ganska acceptabel i persondatorernas tidiga dagar, och under många år var den den praktiska standarden för utrustningstillverkare. Men framstegen stod inte stilla, nomenklatur och funktionalitet externa enheter ständigt förbättras, vilket så småningom ledde till behovet av att revidera standardkonfigurationen, vilket begränsade möjligheten att ansluta ytterligare kringutrustning, vilket blev mer och mer för varje dag.
Försök att öka antalet standard I/O-portar kunde inte leda till en grundläggande lösning på problemet, och behovet uppstod av att utveckla en ny standard som skulle ge enkel, snabb och bekväm anslutning av ett stort antal kringutrustning av olika ändamål för alla standardkonfigurationsdatorer, vilket så småningom ledde till tillkomsten av Universal Serial Bus Universal Serial Bus (USB)
Första seriella gränssnittsspecifikationen USB (Universal Serial Bus), ringde USB 1.0, framträdde i 1996, en förbättrad version baserad på den, USB 1.1- V 1998 Bandbredden för USB 1.0- och USB 1.1-bussarna - upp till 12 Mbit/s (faktiskt upp till 1 megabyte per sekund) var ganska tillräcklig för kringutrustning med låg hastighet, som ett analogt modem eller data mus, dock otillräckligt för enheter med höga dataöverföringshastigheter, vilket var den största nackdelen med denna specifikation. Praxis har dock visat att den universella seriella bussen är en mycket framgångsrik lösning, antagen av nästan alla datorutrustningstillverkare som huvudriktningen för utvecklingen av kringutrustning.
I 2000 det finns en ny specifikation - USB 2.0, ger redan dataöverföringshastigheter på upp till 480 Mbit/s (faktiskt upp till 32 megabyte per sekund). Specifikationen förutsatte full kompatibilitet med den tidigare USB 1.X-standarden och ganska acceptabel prestanda för de flesta kringutrustning. En boom i produktionen av enheter utrustade med ett USB-gränssnitt börjar. "Klassiska" input-output-gränssnitt ersattes helt och blev exotiska. Men för viss kringutrustning för hög hastighet förblev även den framgångsrika USB 2.0-specifikationen en flaskhals, vilket krävde ytterligare utveckling av standarden.
I 2005 Specifikationen för den trådlösa implementeringen av USB tillkännagavs - Trådlös USB - WUSB, så att du trådlöst kan ansluta enheter på ett avstånd på upp till 3 meter med en maximal dataöverföringshastighet på 480 Mbit/s och på ett avstånd på upp till 10 meter med en maximal hastighet på 110 Mbit/s. Specifikationen utvecklades inte snabbt och löste inte problemet med att öka verklig hastighet dataöverföring.
I 2006 specifikation tillkännagavs USB-OTG (USB O n- T han- G o, tack vare vilket det blev möjligt att kommunicera mellan två USB-enheter utan en separat USB-värd. Värdens roll i det här fallet utförs av en av de perifera enheterna. Smartphones, digitalkameror och andra mobila enheter måste fungera som både en värd och en kringutrustning. Till exempel, när en kamera är ansluten via USB till en dator är det en kringutrustning och när en skrivare är ansluten är det en värd. Specifikationsstöd USB-OTG blev så småningom standarden för Mobil enheter.
2008 den slutliga specifikationen för den nya universella seriella bussstandarden har dykt upp - USB 3.0. Som i tidigare versioner implementering av bussen, elektrisk och funktionell kompatibilitet med tidigare standarder tillhandahålls. Dataöverföringshastigheten för USB 3.0 har ökat 10 gånger - upp till 5 Gbps. 4 ytterligare kärnor lades till gränssnittskabeln, och deras kontakter lades separat från de 4 kontakterna i tidigare standarder, i en extra kontaktrad. Förutom ökad dataöverföringshastighet USB-buss Den kännetecknas också av en ökad strömstyrka i kraftkretsen jämfört med tidigare standarder. Den maximala dataöverföringshastigheten över USB 3.0-bussen har blivit acceptabel för nästan all massproducerad perifer datorutrustning.
I 2013 Följande gränssnittsspecifikation antogs - USB 3.1, vars dataöverföringshastighet kan nå 10 Gbit/s. Dessutom har en kompakt 24-stifts USB-kontakt dykt upp Typ-C, som är symmetrisk, vilket gör att kabeln kan föras in på vardera sidan.
Med lanseringen av USB 3.1-standarden meddelade USB Implementers Forum (USB-IF) att USB 3.0-kontakter med hastigheter upp till 5 Gbps (SuperSpeed) nu kommer att klassificeras som USB 3.1 Gen 1, och nya USB 3.1-kontakter med hastigheter upp till 10 Gbps s (SuperSpeed USB 10 Gbps) - som USB 3.1 Gen 2. USB 3.1-standarden är bakåtkompatibel med USB 3.0 och USB 2.0.
I 2017 år publicerade USB Implementers Forum (USB-IF) en specifikation USB 3.2. Den maximala överföringshastigheten är 10 Gbit/s. USB 3.2 ger dock möjligheten att aggregera två anslutningar ( Dubbelfältsdrift), så att du kan öka den teoretiska genomströmningen till 20 Gbit/s. Implementeringen av denna funktion görs valfri, det vill säga dess stöd på hårdvarunivå kommer att bero på den specifika tillverkaren och tekniska behov, vilket skiljer sig till exempel för en skrivare och en bärbar hårddisk. Möjligheten att implementera detta läge tillhandahålls endast vid användning USB typ-C.
www.usb.org- USB-specifikationsdokumentation för utvecklare på engelska.
Det bör noteras att det fanns, och fortfarande finns, ett alternativ till USB-bussen. Redan innan hon dök upp, Apple företag utvecklat seriebussspecifikationen FireWire(annat namn - iLink), som 1995 standardiserades av American Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) under nummer 1394. Buss IEEE 1394 kan fungera i tre lägen: med dataöverföringshastigheter på upp till 100, 200 och 400 Mbit/s. Men på grund av den höga kostnaden och den mer komplexa implementeringen än USB, har denna typ av höghastighets seriell buss inte blivit utbredd, och ersätts gradvis av USB 2.0 - USB 3.2.
Allmänna principer för användning av USB- (Universal Serial Bus) kringutrustning
USB-gränssnittet visade sig vara en så framgångsrik lösning att det var utrustad med nästan alla klasser av kringutrustning, från en mobiltelefon till en webbkamera eller en bärbar hårddisk. De mest utbredda enheterna (hittills) är de med USB-stöd 2.0. Dock är USB 3.0 – 3.1 mer efterfrågad för höghastighetsenheter, där den blir den främsta och gradvis ersätter USB 2.0.
Kringutrustning med USB-stöd, när de är anslutna till en dator, känns igen automatiskt av systemet (särskilt drivrutinsprogram och bussbandbredd) och är redo att fungera utan användaringripande. Enheter med låg strömförbrukning (upp till 500mA) kanske inte har egen strömförsörjning och får ström direkt från USB-bussen.
Att använda USB eliminerar behovet av att ta bort datorhöljet för att installera ytterligare kringutrustning och eliminerar behovet av att göra komplexa inställningar när du installerar dem.
USB eliminerar problemet med att begränsa antalet anslutna enheter. På använder USB Upp till 127 enheter kan arbeta med datorn samtidigt.
USB möjliggör hot plugging. Detta kräver inte att du först stänger av datorn, sedan ansluter enheten, startar om datorn och konfigurerar installerade kringutrustningar. För att koppla bort en kringutrustning behöver du inte följa den omvända proceduren som beskrivs ovan.
Enkelt uttryckt låter USB dig faktiskt inse alla fördelar modern teknologi"plug and play" Enheter designade för USB 1.x kan fungera med USB 2.0-kontroller. och USB 3.0
När en kringutrustning är ansluten genereras ett hårdvaruavbrott och kontroll tas emot av HCD-drivrutinen ( Drivrutin för värdkontroller) USB-kontroller (USB Host Controller - UHC), som för närvarande är integrerad i alla tillverkade moderkortschipset. Den pollar enheten och tar emot identifieringsinformation från den, baserat på vilken kontroll överförs till förarens service den här typen enheter. UHC-styrenheten har en rothubb (Hub), som ger anslutning till USB-enhetsbussen.
Hub (USB HUB).
Anslutningspunkterna kallas hamnar. En annan hubb kan anslutas till porten som en enhet. Varje nav har en utgående port ( uppströms hamn), ansluter den till huvudkontrollern och nedströmsportar ( nedströms hamn) för anslutning av kringutrustning. Hub kan upptäcka, ansluta och koppla från vid varje nedlänksport och ge strömfördelning till nedlänksenheter. Var och en av nedlänksportarna kan aktiveras individuellt och konfigureras med full eller låg hastighet. Navet består av två block: navkontrollern och navrepeatern. En repeater är en protokollstyrd switch mellan en upplänksport och en nedlänksport. Hubben innehåller också hårdvara för att stödja översättning till initialtillståndet och pausa/återuppta anslutningar. Styrenheten tillhandahåller gränssnittsregister som möjliggör dataöverföring till och från huvudstyrenheten. Definierade navstatus och kontrollkommandon tillåter värdprocessorn att konfigurera hubben och övervaka och hantera dess portar.
Externa hubbar kan ha sin egen strömförsörjning eller strömförsörjas från USB-bussen.
USB-kablar och kontakter
Typ A-kontakter används för att ansluta till en dator eller hubb. Typ B-kontakter används för att ansluta till kringutrustning.
Alla USB-kontakter som kan anslutas till varandra är designade för att fungera tillsammans.
Alla stift på USB 2.0-kontakten är elektriskt kompatibla med motsvarande stift på USB 3.0-kontakten. Samtidigt har USB 3.0-kontakten ytterligare kontakter som inte motsvarar USB-kontakt 2.0, och därför kommer inte "extra" kontakter att användas vid anslutning av kontakter av olika versioner, vilket säkerställer normalt arbete anslutningar version 2.0. Alla uttag och pluggar mellan USB 3.0 Typ A och USB 2.0 Typ A är designade för att fungera tillsammans. USB 3.0 Type B-uttaget är något större än vad som skulle krävas för en USB 2.0 Type B och tidigare kontakt. Samtidigt är det möjligt att ansluta denna typ av stickpropp till dessa uttag. Följaktligen, för att ansluta en kringutrustning med en USB 3.0 Typ B-kontakt till en dator, kan du använda båda typerna av kablar, men för en enhet med en USB 2.0 Typ B-kontakt - endast en USB 2.0-kabel. eSATAp-uttag, betecknade som eSATA/USB Combo, det vill säga har möjlighet att ansluta en USB-kontakt till dem, har möjlighet att ansluta USB Typ A-kontakter: USB 2.0 och USB 3.0, men i USB 2.0-hastighetsläge.
USB Type-C-kontakter ger anslutningar till både kringutrustning och datorer, ersätter de olika Type A- och Type B-kontakter och kablar från tidigare USB-standarder, och ger framtida expansionsmöjligheter. Den 24-stifts dubbelsidiga kontakten är ganska kompakt, nära i storlek micro-B-kontakterna i USB 2.0-standarden. Kontaktens mått är 8,4 mm gånger 2,6 mm. Kontakten ger 4 par kontakter för ström och jord, två differentialpar D+/D- för dataöverföring vid hastigheter mindre än SuperSpeed (i Type-C-kablar är endast ett av paren anslutet), fyra differentialpar för överföring av höghastighets SuperSpeed-signaler, två hjälpkontakter (sidband), två konfigurationsstift för att bestämma kabelorientering, en dedikerad konfigurationsdatakanal (BMC-kodning - tvåfasmärkeskod) och ett +5 V strömstift för aktiva kablar.
Kontaktkontakter och USB Type-C kabellayout
| Lura. | namn | Beskrivning | Lura. | namn | Beskrivning | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Grundstötning | B12 | GND | Grundstötning | ||
| A2 | SSTXp1 | Diff. par nr 1 SuperSpeed, transmission, positiv | B11 | SSRXp1 | Diff. par nr 2 SuperSpeed, mottagning, positiv | ||
| A3 | SSTXn1 | Diff. par nr 1 SuperSpeed, transmission, negativ | B10 | SSRXn1 | Diff. par nr 2 SuperSpeed, mottagning, negativ | ||
| A4 | V BUS | Näring | B9 | V BUS | Näring | ||
| A5 | CC1 | Konfigurationskanal | B8 | SBU2 | Sidoband nr 2 (SBU) | ||
| A6 | Dpl | Diff. icke-SuperSpeed par, position 1, positiv | B7 | Dn2 | Diff. icke-SuperSpeed par, position 2, negativ | ||
| A7 | Dn1 | Diff. icke-SuperSpeed par, position 1, negativ | B6 | Dp2 | Diff. icke-SuperSpeed par, position 2, positivt | ||
| A8 | SBU1 | Sidoband nr 1 (SBU) | B5 | CC2 | Konfigurationskanal | ||
| A9 | V BUS | Näring | B4 | V BUS | Näring | ||
| A10 | SSRXn2 | Diff. par nr 4 SuperSpeed, transmission, negativ | B3 | SSTXn2 | Diff. par nr 3 SuperSpeed, mottagning, negativ | ||
| A11 | SSRXp2 | Diff. par nr 4 SuperSpeed, transmission, positiv | B2 | SSTXp2 | Diff. par nr 3 SuperSpeed, mottagning, positiv | ||
| A12 | GND | Grundstötning | B1 | GND | Grundstötning |
||
|
|||||||
| Kontakt nr 1 på kabeln Typ-C | Kabel Typ-C | Kontakt nr 2 på kabeln Typ-C | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kontakt | namn | Färg på ledarmanteln | namn | Beskrivning | Kontakt | namn | |
| Fläta | Skärm | Kabelfläta | Skärm | Ytterkabelfläta | Fläta | Skärm | |
| A1, B1, A12, B12 | GND | Konserverad | GND_PWRrt1 GND_PWRrt2 |
Gemensam mark> | A1, B1, A12, B12 | GND | |
| A4, B4, A9, B9 | V BUS | Röd | PWR_V BUS 1 PWR_V BUS 2 |
V BUS strömförsörjning | A4, B4, A9, B9 | V BUS | |
| B5 | V CONN | Gul |
PWR_V CONN | V CONN ström | B5 | V CONN | |
| A5 | CC | Blå | CC | Konfigurationskanal | A5 | CC | |
| A6 | Dpl | Vit | UTP_Dp | Oskärmat differentialpar, positivt | A6 | Dpl | |
| A7 | Dn1 | Grön | UTP_Dn | Oskärmat differentialpar, negativ | A7 | Dn1 | |
| A8 | SBU1 | Röd | SBU_A | Databand A | B8 | SBU2 | |
| B8 | SBU2 | Svart | SBU_B | Databand B | A8 | SBU1 | |
| A2 | SSTXp1 | Gul * | SDPp1 | Avskärmat differentialpar #1, positivt | B11 | SSRXp1 | |
| A3 | SSTXn1 | Brun * | SDPn1 | Skärmad differentialpar #1, negativ | B10 | SSRXn1 | |
| B11 | SSRXp1 | Grön * | SDPp2 | Avskärmat differentialpar #2, positivt | A2 | SSTXp1 | |
| B10 | SSRXn1 | Orange * | SDPn2 | Avskärmat differentialpar #2, negativ | A3 | SSTXn1 | |
| B2 | SSTXp2 | Vit * | SDPp3 | Avskärmat differentialpar #3, positivt | A11 | SSRXp2 | |
| B3 | SSTXn2 | svart * | SDPn3 | Skärmad differentialpar #3, negativ | A10 | SSRXn2 | |
| A11 | SSRXp2 | Röd * | SDPp4 | Avskärmat differentialpar #4, positivt | B2 | SSTXp2 | |
| A10 | SSRXn2 | blå * | SDPn4 | Skärmad differentialpar #4, negativ | B3 | SSTXn2 | |
| * Färger för ledningsmantel är inte specificerade av standarden | |||||||
För att ansluta äldre enheter till datorer utrustade med en USB Type-C-kontakt krävs en kabel eller adapter som har en Typ A- eller Typ B-kontakt eller -kontakt i ena änden och en USB Type-C-kontakt i den andra änden. Standarden tillåter inte adaptrar med en USB Type-C-kontakt, eftersom deras användning kan skapa "många felaktiga och potentiellt farliga" kabelkombinationer.
USB 3.1-kablar med två Type-C-kontakter i ändarna måste helt överensstämma med specifikationen - innehålla alla nödvändiga ledare, måste vara aktiva, inkludera ett elektroniskt identifieringschip som listar funktionsidentifierare beroende på kanalkonfigurationen och leverantörsdefinierade meddelanden (VDM) från specifikationen USB-ström Leverans 2.0. Enheter med en USB Type-C-kontakt kan valfritt stödja strömskenor med en ström på 1,5 eller 3 ampere vid en spänning på 5 volt utöver huvudströmförsörjningen. Strömförsörjning måste annonsera möjligheten att leverera ökade strömmar via konfigurationskanalen, eller helt stödja USB Power Delivery-specifikationen via konfigurationsstiftet (BMC-kodning) eller äldre signaler kodade som BFSK via VBUS-stiftet. USB 2.0-kablar som inte stöder SuperSpeed-bussen får inte innehålla ett elektroniskt identifieringschip om de inte kan bära 5 ampere ström.
USB Type-C-kontaktspecifikationen version 1.0 publicerades av USB Developers Forum i augusti 2014. Den utvecklades ungefär samtidigt som USB 3.1-specifikationen.
Att använda en USB Type-C-kontakt betyder inte nödvändigtvis att enheten implementerar höghastighets USB 3.1 Gen1/Gen2-standarden eller USB Power Delivery-protokollet.
Universal Serial Bus är det mest utbredda, och förmodligen det mest framgångsrika datorgränssnittet för kringutrustning i hela historien om utvecklingen av datorutrustning, vilket framgår av det enorma antalet USB-enheter, av vilka några kan tyckas vara något
Gränssnitt USB (Universal Serial Bus - Universal Serial Interface) är utformad för att ansluta kringutrustning till en persondator. Låter dig utbyta information med kringutrustning med tre hastigheter (specifikation USB 2.0):
- Låg hastighet ( Låg hastighet- LS) - 1,5 Mbit/s;
- Full fart ( Full fart- FS) - 12 Mbit/s;
- Hög hastighet ( Hög hastighet- HS) - 480 Mbit/s.
USB-gränssnitt ansluts värd (värd) och enheter. Värden är placerad inuti persondatorn och styr driften av hela gränssnittet. För att tillåta mer än en enhet att anslutas till en USB-port, använd nav (nav- en enhet som ger anslutning till andra enheters gränssnitt). Rotnav (rotnav) finns inuti datorn och ansluten direkt till värden. USB-gränssnittet använder en speciell term "fungera" - detta är en logiskt komplett enhet som utför en specifik funktion. USB-gränssnittstopologin är en uppsättning av 7 nivåer ( nivå): den första nivån innehåller värd- och rothubben, och den sista nivån innehåller bara funktioner. En enhet som innehåller en hubb och en eller flera funktioner anropas sammansatt (sammansatt anordning).
Porten för en hub eller funktion som ansluter till en högre nivå hub kallas en uppströmsport ( uppströms hamn), och navporten som ansluter till en lägre nivå hubb eller funktion kallas en nedströmsport ( nedströms hamn).
Alla dataöverföringar över gränssnittet initieras av värden. Data överförs i form av paket. USB-gränssnittet använder flera typer av paket:
- skylt-pack (tokenpaket) beskriver typen och riktningen för dataöverföring, enhetens adress och serienumret för slutpunkten (CT är den adresserbara delen av USB-enheten); Funktionspaket finns i flera typer: I, UT, SÅ F, UPPSTART;
- datapaket (datapaket) innehåller överförda data;
- godkännandepaket (handskakningspaket) är avsedd att rapportera resultaten av dataöverföring; Det finns flera typer av matchande paket: ACK, N.A.K., BÅS.
USB-gränssnittet använder flera typer av informationsöverföringar.
- Styr vidarebefordran (kontrollöverföring) används för enhetskonfiguration såväl som andra enhetsspecifika specifik enhet mål.
- Strömning (bulköverföring) används för att överföra en relativt stor mängd information.
- Avbryt vidarebefordran (avbryta överföringen) används för att överföra en relativt liten mängd information, för vilken överföring i rätt tid är viktig. Den har en begränsad varaktighet och högre prioritet jämfört med andra typer av överföringar.
- Isokron vidarebefordran (isokron överföring) kallas även realtidsströmning. Information som sänds i en sådan överföring kräver en realtidsskala under dess skapande, överföring och mottagning.
Strömmande överföringar
kännetecknas av garanterad felfri dataöverföring mellan värden och funktionen genom att upptäcka fel under överföringen och återbeställa information.
När värden blir redo att ta emot data från en funktion skickar den ett flaggpaket till funktionen I-plastpåse. Som svar på detta sänder funktionen i dataöverföringsfasen ett datapaket till värden eller, om den inte kan göra detta, sänder N.A.K.- eller BÅS-plastpåse. N.A.K.-paketet rapporterar att funktionen tillfälligt inte är redo att överföra data, och BÅS- paketet indikerar behovet av värdintervention. Om värden lyckades ta emot data skickar den funktioner i förhandlingsfasen ACK
När värden blir redo att överföra data skickar den funktioner UT-paket åtföljt av ett datapaket. Om funktionen lyckades ta emot data skickas den till värden ACK-paket, annars skickat NAK- eller BÅS-plastpåse.
Kontrollöverföringar
innehålla minst två steg: Installationsstadiet Och statusstadiet. Mellan dem kan det också finnas dataöverföringsstadiet. Installationsstadiet brukade prestera SETUP transaktioner, under vilken information skickas till CT-kontrollfunktionen. SETUP transaktion innehåller UPPSTART-plastpåse ,
datapaket och samordningspaket. Om datapaketet tas emot av funktionen framgångsrikt skickas det till värden ACK-plastpåse. Annars är transaktionen slutförd.
I dataöverföringsstadier kontrollöverföringar innehåller en eller flera I- eller UT- transaktioner, vars överföringsprincip är densamma som vid strömmande överföringar. Alla transaktioner i dataöverföringsstadiet måste utföras i en riktning.
I statusstadiet den sista transaktionen görs, som använder samma principer som vid streamingöverföringar. Riktningen för denna transaktion är den motsatta till den som används i dataöverföringsstadiet. Statussteget används för att rapportera resultatet av SETUP-steget och dataöverföringssteget. Statusinformation skickas alltid från funktionen till värden. På kontrollpost (Styr skrivöverföring) statusinformation överförs i dataöverföringsfasen av transaktionens statussteg. På kontrollera läsning (Styr läsöverföring) statusinformation returneras i statusförhandlingsfasen av transaktionen, efter att värden sänt ett noll-längd datapaket i den föregående dataöverföringsfasen.
Avbryt överföringar
kan innehålla I- eller UT- vidarebefordran. Vid mottagandet I-paketfunktionen kan returnera ett paket med data, N.A.K.-paket eller BÅS-plastpåse. Om funktionen inte har information som kräver ett avbrott, kommer funktionen tillbaka i dataöverföringsfasen N.A.K.-plastpåse. Om driften av CT med ett avbrott avbryts, kommer funktionen tillbaka BÅS-plastpåse. Om ett avbrott krävs returnerar funktionen nödvändig information i dataöverföringsfasen. Om värden lyckades ta emot data skickar den ACK-plastpåse. Annars skickas inte förhandlingspaketet av värden.
Isokrona transaktioner
innehålla egenskapsöverföringsfas Och dataöverföringsfasen, men har inte samordningsfaser. Värden skickar I- eller UT-tecken, varefter i fasen av CT-dataöverföring (för I-tecken) eller värd (för UT-sign) skickar data. Isokrona transaktioner stöder inte avstämningsfasen och återsändning av data vid fel.
På grund av det faktum att USB-gränssnittet implementerar ett komplext informationsutbytesprotokoll, kräver gränssnittsenheten med USB-gränssnittet en mikroprocessorenhet som ger stöd för protokollet. Därför är huvudalternativet när man utvecklar en gränssnittsenhet att använda en mikrokontroller som ger stöd för utbytesprotokollet. För närvarande producerar alla stora mikrokontrollertillverkare produkter som inkluderar en USB-enhet.
|
Högha- 12 Mb/s - Maximal kabellängd för högha- 5 m - Lågha- 1,5 Mb/s - Maximal kabellängd för signaleringsbithastighet med låg hastighet - 3 m - Maximalt antal anslutna enheter (inklusive multiplikatorer) - 127 - Det är möjligt att ansluta enheter med olika överföringshastigheter - Inget behov för användaren att installera ytterligare element såsom terminatorer för SCSI - Matningsspänning för kringutrustning - 5 V - Maximal strömförbrukning per enhet - 500 mA
USB 1.1 och 2.0 anslutningskablar
USB-signaler sänds över två ledningar i en skärmad fyrtrådskabel.
Här :
GND- "case"-krets för att driva kringutrustning V BUS- +5V även för strömförsörjningskretsar Bus D+ designad för dataöverföring
Däck D- att ta emot data.
Nackdelar med usb 2.0
Även om den maximala dataöverföringshastigheten för USB 2.0 är 480 Mbps (60 MB/s), är det i verkligheten orealistiskt att uppnå sådana hastigheter (~33,5 MB/s i praktiken). Detta beror på de stora förseningarna på USB-bussen mellan begäran om dataöverföring och den faktiska starten av överföringen. Till exempel FireWire-bussen, även om den har en lägre topp genomströmning 400 Mbps, vilket är 80 Mbps (10 MB/s) mindre än USB 2.0, möjliggör faktiskt större genomströmning för datautbyte med hårddiskar och andra lagringsenheter. I detta avseende har olika mobila enheter länge varit begränsade av den otillräckliga praktiska bandbredden hos USB 2.0.
Den viktigaste fördelen med USB 3.0 är dess högre hastighet (upp till 5 Gbps), vilket är 10 gånger snabbare än den äldre porten. Det nya gränssnittet har förbättrat energibesparingen. Detta gör att enheten går in i viloläge när den inte används. Det är möjligt att utföra tvåvägsdataöverföring samtidigt. Detta ger högre hastighet om du ansluter flera enheter till en port (dela upp porten). Du kan förgrena dig med en hubb (en hubb är en enhet som förgrenas från en port till 3-6 portar). Om du nu ansluter hubben till en USB 3.0-port och ansluter flera enheter (till exempel flash-enheter) till hubben och genomför samtidig dataöverföring, kommer du att se att hastigheten blir mycket högre än den var med USB. 2.0 gränssnitt. Det finns en egenskap som kan vara ett plus och ett minus. USB 3.0-gränssnittet har ökat strömmen till 900 mA, och USB 2.0 fungerar med en ström på 500 mA. Detta kommer att vara ett plus för de enheter som är anpassade för USB 3.0, men ett litet minus är att det kan finnas en risk när man laddar svagare enheter, som en telefon. Den fysiska nackdelen med det nya gränssnittet är kabelstorleken. För att hålla hög hastighet har kabeln blivit tjockare och kortare i längd (kan inte vara längre än 3 meter) än USB 2.0. Det är viktigt att notera att enheter med olika USB-gränssnitt kommer att göra det arbete bra och borde inte vara ett problem. Men tro inte att hastigheten ökar om du ansluter USB 3.0 till en äldre port, eller ansluter en äldre gränssnittskabel till en ny port. Dataöverföringshastigheten kommer att vara lika med hastigheten för den svagaste porten.
Hej alla. Ibland är människor intresserade av att veta hur USB 3.0 skiljer sig från USB 2.0, ibland vill de förstå vilken version eller typ av USB-kontakt de har på sin dator, vilken typ av dinosaurie USB 1.0 är osv. Låt oss fördjupa oss lite djupare i detta ämne.
USB-standarden dök upp i mitten av 90-talet. Dechiffrerat USB här är hur - universell seriebuss. Denna standard utvecklades specifikt för kommunikation mellan kringutrustning och en dator och har nu en ledande position bland alla typer av kommunikationsgränssnitt. Detta är inte förvånande. Nuförtiden är det svårt att föreställa sig någon enhet utan en USB-kontakt, även om dessa kontakter varierar i typ.
Typer av USB-kontakter
Idag finns det ett ganska stort antal typer av USB-kontakter. Vissa är vanligare, andra mindre. Hur som helst, låt oss ta en titt på dem.
USBtyp-A– en av de vanligaste typerna av USB-kontakter. Du kanske har sett honom på din, på, på blocket laddare och inte bara. Har många användningsområden. Med dess hjälp kan du ansluta möss och tangentbord till en dator (eller annan enhet), flash-enheter, externa enheter, smartphones och så vidare. Den här listan går att fortsätta länge om man tänker efter.
USBtyp-B– kontakten används huvudsakligen för att ansluta en skrivare eller andra enheter till datorn kringutrustning. Fick mycket mindre distribution än USB typ-A.
Mini USB var ganska vanligt på mobila enheter före tillkomsten av Micro USB. Nuförtiden är det väldigt sällsynt, men du kan fortfarande hitta det på vissa äldre enheter. På min bärbara högtalare får Mini USB-kontakten elektricitet för att ladda batteriet. Jag köpte den här högtalaren för ca 5 år sedan (den visade sig vara hållbar).
Micro USB används nu på smartphones och mobiltelefoner nästan alla tillverkare. Denna USB-kontakt har vunnit otrolig popularitet bland mobila enheter. USB Type-C tar dock gradvis sin plats.
USB Version 1.0 – Arkeologiska utgrävningar
Farfars farfar till USB-standarden är USB 1.0 föddes i den kalla november 1995. Men han föddes lite för tidigt och blev inte särskilt populär. Men hans yngre bror USB 1.1, född tre år senare, var ett mer livskraftigt exemplar och kunde väcka tillräckligt med uppmärksamhet.
När det gäller den tekniska delen var dataöverföringshastigheten liten, men med den tidens normer var denna hastighet mer än tillräckligt. Hastigheten var upp till 12 Mbit/s och detta var i höggenomströmningsläge.
Skillnader mellan USB 2.0- och USB 3.0-kontakter
USB 2.0 och USB 3.0 är två helt moderna USB-standarder som nu används överallt i datorer och bärbara datorer. USB 3.0 är förstås nyare och snabbare och är dessutom helt bakåtkompatibel med USB 2.0-enheter. Men hastigheten i det här fallet kommer att begränsas till maxhastigheten enligt USB 2.0-standarden.
I teorin är USB 3.0-överföringshastigheter cirka 10 gånger snabbare än USB 2.0 (5 Gbps mot 480 Mbps). Men i praktiken är hastigheten på informationsutbytet mellan enheter ofta begränsad av enheterna själva. Även om i allmänhet USB 3.0 fortfarande vinner.
Tekniska skillnader
Även om USB 2.0- och USB 3.0-standarderna är bakåtkompatibla, har de ändå vissa tekniska skillnader. USB 2.0 har 4 stift – 2 för att driva enheter och 2 för dataöverföring. Dessa 4 stift har behållits i USB 3.0-standarden. Men förutom dem lades ytterligare 4 kontakter till, som behövs för höga dataöverföringshastigheter med mera snabbladdning enheter. Förresten, USB 3.0 kan fungera med ström upp till 1 Ampere.
Som ett resultat har USB 3.0 standardkabeln blivit tjockare och dess längd överstiger nu inte 3 meter (i USB 2.0 maximal längd nådde 5 meter). Men du kan ladda din smartphone mycket snabbare, även om du kopplar flera smartphones till en kontakt via en splitter.
Naturligtvis tog tillverkarna hand om visuella skillnader. Du behöver inte leta efter förpackningar från moderkort för att se vilka USB-standarder den stöder. Och du behöver inte gå in i dina datorinställningar eller enhetshanteraren för att göra detta. Titta bara på färgen på din kontakt. USB 3.0-kontakten är nästan alltid blå. Mycket sällan är den också röd. Medan USB 2.0 nästan alltid är svart.
Så nu, med en snabb blick, kan du avgöra om du har USB 2.0 eller USB 3.0 på din bärbara dator.
Detta är förmodligen slutet på samtalet om hur USB 2.0 skiljer sig från USB 3.0.
Slutsats
Vad har vi lärt oss av den här artikeln? Att USB är uppdelat i dataöverföringsstandarder, som skiljer sig i dataöverföringshastighet. Och även att USB har ett stort antal kontakttyper.
Och det mest intressanta som jag glömde att nämna i artikeln är att typerna av kontakter kan kombineras enligt följande. Du kan hitta en USB typ-A i full storlek och en USB typ-B i full storlek, medan det finns (men är sällsynta) mikro-USB typ-A och mikro-USB typ-B (mycket vanligt). USB typ-A kan fungera med USB 2.0-protokollet, eller kanske med USB 3.0-protokollet. I allmänhet, om du vill, kan du bli förvirrad.
Och om du är orolig över frågan om vilka kontakter det är bättre att välja en bärbar dator med USB 2.0 eller USB 3.0, oroa dig inte alls. Nu är alla moderna bärbara datorer och datorer utrustade med båda typerna av USB. Till exempel har min bärbara dator två USB 2.0-kontakter och en USB 3.0-kontakt. Och alla tre kontakter är USB typ-A.
Det är vad de är - USB!
Läste du till slutet?
var den här artikeln hjälpsam?
Inte riktigt
Vad exakt gillade du inte? Var artikeln ofullständig eller falsk?
Skriv i kommentarerna så lovar vi att förbättra!
