Opis protokołu USB 2.0. Dane techniczne Możliwości USB

Dzisiejszy artykuł zostanie poświęcony, jak sugeruje tytuł, omówieniu podstaw Interfejs USB. Przyjrzyjmy się podstawowym pojęciom, strukturze interfejsu, dowiedzmy się, jak przebiega transfer danych, a w najbliższej przyszłości wdrożymy to wszystko w praktyce 😉 Krótko mówiąc, zaczynajmy!

Istnieje wiele różnych specyfikacji USB. Wszystko zaczęło się od USB 1.0 I USB 1.1, a następnie interfejs ewoluował w USB 2.0 ostateczna specyfikacja pojawiła się stosunkowo niedawno USB 3.0. Ale w tej chwili najczęstszą implementacją jest USB2. 0.

Cóż, na początek główne punkty i cechy. USB 2.0 obsługuje trzy tryby pracy:

Wysoka prędkość– do 480 Mb/s
Pełna prędkość– do 12 Mb/s
Niska prędkość– do 1,5 Mb/s

Komendy w autobusie host USB(na przykład komputer PC), do którego można podłączyć aż 127 różnych urządzeń. Jeśli to nie wystarczy, musisz dodać kolejny host. Ponadto ważne jest, aby samo urządzenie nie mogło wysyłać/odbierać danych do/od hosta; konieczne jest, aby host sam skontaktował się z urządzeniem.

Prawie wszystkie artykuły na temat USB Widziałem, że używano tego określenia punkt końcowy„, ale to, co to jest, jest zwykle napisane dość niejasno. Zatem punkt końcowy jest częścią urządzenia USB, który ma swój własny unikalny identyfikator. Każde urządzenie USB może mieć wiele punktów końcowych. Ogólnie rzecz biorąc, punkt końcowy to tylko obszar pamięci USB urządzenie, w którym mogą być przechowywane dowolne dane (bufor danych). I w końcu dostajemy to - każde urządzenie ma swój własny, unikalny adres w magistrali USB, a każdy punkt końcowy tego urządzenia ma swój własny numer. Lubię to)

Odejdźmy trochę i porozmawiajmy o „sprzętowej” części interfejsu.

Istnieją dwa rodzaje złączy – Typ A i typ B.

Jak już widać na rysunku Typ A zawsze twarzą w twarz z gospodarzem. Takie złącza widzimy w komputerach i laptopach. Złącza Typ B zawsze odnoszą się do podłączonych urządzeń USB. Kabel USB składa się z 4 przewodów o różnych kolorach. A tak właściwie to czerwony to zasilanie (+5 V), czarny to masa, biały i zielony to transmisja danych.

Oprócz tych pokazanych na rysunku są też inne opcje złącz USB, na przykład mini-USB i inne, no cóż, to już wiesz 😉

Prawdopodobnie warto trochę poruszyć kwestię sposobu przesyłania danych, ale nie będziemy się w to zagłębiać). Tak więc podczas przesyłania danych przez magistralę USB stosowana jest zasada kodowania NRZI(brak powrotu do zera przy inwersji). Aby przesłać logiczną „1”, konieczne jest zwiększenie poziomu linii D+ powyżej +2,8 V, a poziom linii D- należy obniżyć poniżej +0,3 V. Aby przesłać zero, sytuacja jest odwrotna - ( D- > 2,8 V) i (D+< 0.3 В).

Warto omówić także zasilanie urządzeń USB. I tutaj również możliwych jest kilka opcji.

Po pierwsze, urządzenia można zasilać z magistrali, następnie można je podzielić na dwie klasy:

Niska moc
Wysoka moc

Różnica polega na tym małej mocy urządzenia nie mogą zużywać więcej niż 100 mA. Urządzenia dużej mocy nie należy spożywać więcej 100 mA dopiero na etapie konfiguracji. Po skonfigurowaniu przez hosta ich zużycie może wynieść nawet 500 mA.

Dodatkowo urządzenia mogą posiadać własne zasilanie. W tym przypadku mogą otrzymać aż 100 mA z autobusu i weź wszystko inne ze swojego źródła)

To chyba wszystko, przejdźmy powoli do struktury przesyłanych danych. Mimo wszystko to nas najbardziej interesuje 😉

Wszystkie informacje są przesyłane personel, które są wysyłane w regularnych odstępach czasu. Z kolei każda ramka składa się z transakcje. Może tak będzie jaśniej:

Do każdej ramki dołączone jest opakowanie , następnie następują transakcje dla różnych punktów końcowych i wszystko kończy się pakietem EOF (koniec ramki). Zatem mówiąc absolutnie precyzyjnie EOF- to nie jest całkiem pakiet w potocznym znaczeniu tego słowa - to przedział czasu, w którym wymiana danych jest zabroniona.

Każda transakcja ma następującą postać:

Pierwszy pakiet (tzw Znak plastikowa torba) zawiera informację o adresie urządzenia USB, a także numer punktu końcowego, do którego przeznaczona jest ta transakcja. Dodatkowo pakiet ten przechowuje informację o rodzaju transakcji (omówimy jakie rodzaje transakcji istnieją, ale nieco później =)). – wszystko jest z nim jasne, są to dane przesyłane przez hosta lub punkt końcowy (w zależności od rodzaju transakcji). Ostatnia paczka – Status– przeznaczone do sprawdzania powodzenia gromadzenia danych.

Słowo „pakiet” słyszano wielokrotnie w odniesieniu do interfejsu. USB, więc czas dowiedzieć się, co to jest. Zacznijmy od pakietu Znak:

Pakiety Znak są trzy typy:

Organizować coś

Dlatego to powiedziałem..) W zależności od typu pakietu, wartość pola PID V Znak pakiet może przyjmować następujące wartości:

Pakiet tokenów typu OUT – PID=0001
Pakiet tokenów typu IN – PID = 1001
Typ pakietu tokenów SETUP – PID = 1101
Pakiet tokenów typu SOF – PID=0101

Przejdźmy do kolejnego elementu pakietu Znak– pola Adres I Punkt końcowy- zawierają Adres urządzenia USB i numer punktu końcowego, co jest zamierzone transakcja.

Co za pole CRC– to jest suma kontrolna, to jest jasne.

Jest tu jeszcze jedna ważna kwestia. PID zawiera 4 bity, ale podczas transmisji są one uzupełniane o 4 kolejne bity, które uzyskuje się poprzez odwrócenie pierwszych 4 bitów.

Zatem następny w kolejce - czyli pakiet danych.

Wszystko tutaj jest w zasadzie takie samo jak w pakiecie Znak, tyle że zamiast adresu urządzenia i numeru punktu końcowego mamy tutaj przesłane dane.

Pozostaje nam to rozważyć Status pakiety i Pakiety SOF:

Tutaj PID może przyjmować tylko dwie wartości:

Pakiet został odebrany poprawnie - PID=0010
Błąd podczas odbierania pakietu - PID = 1010

I w końcu pakiety:

Tutaj widzimy nowe pole Rama– zawiera numer transmitowanej ramki.

Przyjrzyjmy się na przykład procesowi zapisywania danych na urządzeniu USB. Oznacza to, że rozważmy przykład struktury ramki rejestrującej.

Ramka, jak pamiętasz, składa się z transakcji i ma następującą postać:

Jakie są te wszystkie transakcje? Rozwiążmy to teraz! Transakcja ORGANIZOWAĆ COŚ:

Transakcja NA ZEWNĄTRZ:

Podobnie podczas odczytu danych z urządzenia USB ramka wygląda następująco:

Transakcja ORGANIZOWAĆ COŚ już widzieliśmy, spójrzmy na transakcję W 😉

Jak widać, wszystkie te transakcje mają taką samą strukturę, jak omówiliśmy powyżej)

Generalnie myślę, że na dziś wystarczy 😉 To dość długi artykuł, mam nadzieję, że w najbliższym czasie spróbujemy wdrożyć interfejs USB w praktyce!

Historia powstania i rozwoju standardów uniwersalnej magistrali szeregowej (USB).

Przed pierwszym wdrożeniem magistrali USB standardowa konfiguracja komputera osobistego obejmowała jeden port równoległy, zwykle do podłączenia drukarki (port LPT), dwa porty komunikacji szeregowej (porty COM), zwykle do podłączenia myszy i modemu, i jeden port dla joysticka (port GAME). Taka konfiguracja była całkiem akceptowalna w początkach komputerów osobistych i przez wiele lat stanowiła praktyczny standard dla producentów sprzętu. Jednak postęp nie stał w miejscu, stale udoskonalano zasięg i funkcjonalność urządzeń zewnętrznych, co ostatecznie doprowadziło do konieczności rewizji standardowej konfiguracji, co ograniczyło możliwość podłączenia dodatkowych urządzeń peryferyjnych, których z każdym dniem było coraz więcej.

Próby zwiększenia liczby standardowych portów I/O nie mogły doprowadzić do zasadniczego rozwiązania problemu i pojawiła się potrzeba opracowania nowego standardu, który zapewniłby proste, szybkie i wygodne podłączenie dużej liczby urządzeń peryferyjnych różnych celów do dowolnego standardowego komputera konfiguracyjnego, co ostatecznie doprowadziło do pojawienia się uniwersalnej magistrali szeregowej Uniwersalna magistrala szeregowa (USB)

Specyfikacja pierwszego interfejsu szeregowego USB (uniwersalna magistrala szeregowa), zwany USB 1.0, pojawił się w 1996, oparta na nim ulepszona wersja, USB 1.1- V 1998 Przepustowość magistrali USB 1.0 i USB 1.1 - do 12 Mbit/s (właściwie do 1 megabajta na sekundę) była w zupełności wystarczająca dla urządzeń peryferyjnych o małej prędkości, takich jak modem analogowy czy mysz komputerowa, ale niewystarczająca dla urządzeń z wysokie prędkości transmisji danych, co było główną wadą tej specyfikacji. Praktyka pokazała jednak, że uniwersalna magistrala szeregowa jest rozwiązaniem bardzo udanym, przyjętym przez niemal wszystkich producentów sprzętu komputerowego jako główny kierunek rozwoju peryferii komputerowych.

W 2000 jest nowa specyfikacja - USB 2.0, zapewniając już prędkość przesyłania danych do 480 Mbit/s (właściwie do 32 megabajtów na sekundę). Specyfikacja zakładała pełną kompatybilność z dotychczasowym standardem USB 1.X i w miarę akceptowalną wydajność dla większości urządzeń peryferyjnych. Rozpoczyna się boom na produkcję urządzeń wyposażonych w interfejs USB. „Klasyczne” interfejsy wejścia-wyjścia zostały całkowicie wyparte i stały się egzotyczne. Jednak w przypadku niektórych szybkich urządzeń peryferyjnych nawet udana specyfikacja USB 2.0 pozostawała wąskim gardłem, co wymagało dalszego rozwoju standardu.

W 2005 Ogłoszono specyfikację bezprzewodowej implementacji USB - Bezprzewodowe USB - WUSB, umożliwiając bezprzewodowe łączenie urządzeń na odległość do 3 metrów z maksymalną prędkością przesyłania danych 480 Mbit/s oraz na odległość do 10 metrów z maksymalną prędkością 110 Mbit/s. Specyfikacja nie uległa szybkiemu rozwojowi i nie rozwiązała problemu zwiększenia rzeczywistej prędkości przesyłania danych.

W 2006 ogłoszono specyfikację USB-OTG (USB O N- T On- G o, dzięki czemu możliwa stała się komunikacja pomiędzy dwoma urządzeniami USB bez osobnego hosta USB. Rolę hosta pełni w tym przypadku jedno z urządzeń peryferyjnych. Smartfony, aparaty cyfrowe i inne urządzenia mobilne muszą działać zarówno jako host, jak i urządzenie peryferyjne. Na przykład, gdy aparat jest podłączony do komputera przez USB, jest urządzeniem peryferyjnym, a gdy podłączona jest drukarka, jest hostem. Wsparcie specyfikacji USB-OTG stopniowo stał się standardem dla urządzeń mobilnych.

W 2008 ukazała się ostateczna specyfikacja nowego standardu uniwersalnej magistrali szeregowej - USB 3.0. Podobnie jak w przypadku poprzednich wersji realizacji magistrali, zapewniona jest zgodność elektryczna i funkcjonalna z poprzednimi standardami. Szybkość przesyłania danych w USB 3.0 wzrosła 10-krotnie – do 5 Gb/s. Do kabla interfejsu dodano 4 dodatkowe żyły, a ich styki ułożono oddzielnie od 4 styków poprzednich standardów, w dodatkowym rzędzie styków. Oprócz zwiększonej prędkości przesyłania danych, magistrala USB charakteryzuje się także zwiększoną wytrzymałością prądową w obwodzie zasilającym w porównaniu do poprzednich standardów. Maksymalna prędkość przesyłania danych przez magistralę USB 3.0 stała się akceptowalna dla prawie każdego masowo produkowanego peryferyjnego sprzętu komputerowego.

W 2013 Przyjęto następującą specyfikację interfejsu - USB 3.1, którego prędkość transmisji danych może osiągnąć 10 Gbit/s. Dodatkowo pojawiło się kompaktowe 24-pinowe złącze USB Typ C, który jest symetryczny, co pozwala na wprowadzenie kabla z dowolnej strony.

Wraz z wydaniem standardu USB 3.1 Forum Implementatorów USB (USB-IF) ogłosiło, że złącza USB 3.0 o prędkościach do 5 Gb/s (SuperSpeed) będą teraz klasyfikowane jako USB 3.1 Gen 1, a nowe złącza USB 3.1 z większą szybkością do 10 Gbps (SuperSpeed USB 10Gbps) - jak USB 3.1 Gen 2. Standard USB 3.1 jest wstecznie kompatybilny z USB 3.0 i USB 2.0.

W 2017 roku Forum Implementatorów USB (USB-IF) opublikowało specyfikację USB 3.2. Maksymalna prędkość transferu wynosi 10 Gbit/s. Jednak USB 3.2 zapewnia możliwość agregacji dwóch połączeń ( Praca dwupasmowa), co pozwala na zwiększenie teoretycznej przepustowości do 20 Gbit/s. Implementacja tej funkcji jest opcjonalna, co oznacza, że jej obsługa na poziomie sprzętowym będzie zależała od konkretnego producenta i potrzeb technicznych, które różnią się na przykład w przypadku drukarki i przenośnego dysku twardego. Możliwość wdrożenia tego trybu jest zapewniona tylko podczas używania USB typu C.

www.usb.org- Dokumentacja specyfikacji USB dla programistów w języku angielskim.

Należy zaznaczyć, że istniała i nadal istnieje alternatywa dla magistrali USB. Jeszcze przed jej wprowadzeniem firma Apple opracowała specyfikację magistrali szeregowej FireWire(inna nazwa - iLink), który w 1995 r. został ujednolicony przez Amerykański Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) pod numerem 1394. Autobus IEEE1394 może pracować w trzech trybach: z szybkością transmisji danych do 100, 200 i 400 Mbit/s. Jednak ze względu na wysoki koszt i bardziej złożoną implementację niż USB, ten typ szybkiej magistrali szeregowej nie stał się powszechny i jest stopniowo zastępowany przez USB 2.0 - USB 3.2.

Ogólne zasady działania urządzeń peryferyjnych USB

Interfejs USB okazał się na tyle udanym rozwiązaniem, że wyposażano go w niemal wszystkie klasy urządzeń peryferyjnych, od telefonu komórkowego po kamerę internetową czy przenośny dysk twardy. Najbardziej rozpowszechnionymi urządzeniami (na razie) są te obsługujące USB 2.0. Jednak USB 3.0 – 3.1 jest bardziej poszukiwane w przypadku szybkich urządzeń, gdzie staje się głównym, stopniowo zastępując USB 2.0.

Urządzenia peryferyjne obsługujące USB po podłączeniu do komputera są automatycznie rozpoznawane przez system (w szczególności oprogramowanie sterowników i przepustowość magistrali) i są gotowe do pracy bez ingerencji użytkownika. Urządzenia o niskim poborze prądu (do 500mA) mogą nie posiadać własnego zasilania i zasilane są bezpośrednio z magistrali USB.

Korzystanie z USB eliminuje potrzebę zdejmowania obudowy komputera w celu zainstalowania dodatkowych urządzeń peryferyjnych i eliminuje konieczność dokonywania skomplikowanych ustawień podczas ich instalacji.

USB eliminuje problem ograniczenia liczby podłączonych urządzeń. W przypadku korzystania z USB z komputerem może jednocześnie pracować aż 127 urządzeń.

USB umożliwia podłączanie na gorąco. Nie wymaga to uprzedniego wyłączenia komputera, następnie podłączenia urządzenia, ponownego uruchomienia komputera i konfiguracji zainstalowanych urządzeń peryferyjnych. Aby odłączyć urządzenie peryferyjne, nie trzeba wykonywać opisanej powyżej procedury odwrotnej.

Mówiąc najprościej, USB pozwala wirtualnie wykorzystać wszystkie zalety nowoczesnej technologii plug and play. Urządzenia zaprojektowane dla USB 1.x mogą współpracować z kontrolerami USB 2.0. i USB 3.0

Po podłączeniu urządzenia peryferyjnego generowane jest przerwanie sprzętowe i sterowanie jest odbierane przez sterownik HCD ( Sterownik kontrolera hosta) Kontroler USB ( Kontroler hosta USB — UHC), który jest obecnie zintegrowany ze wszystkimi produkowanymi chipsetami płyt głównych. Odpytuje urządzenie i otrzymuje z niego informację identyfikacyjną, na podstawie której sterowanie przekazywane jest kierowcy obsługującemu tego typu urządzenie. Kontroler UHC posiada koncentrator główny (Hub), który zapewnia połączenie z magistralą urządzeń USB.

Koncentrator (HUB USB).

Nazywa się punkty połączenia porty. Do portu można podłączyć kolejny koncentrator jako urządzenie. Każdy koncentrator ma port wychodzący ( port górny), podłączając go do głównego kontrolera i portów dalszych ( port dolny) do podłączenia urządzeń peryferyjnych. Koncentratory mogą wykrywać, łączyć i rozłączać w każdym porcie łącza pobierającego oraz zapewniać dystrybucję mocy do urządzeń łącza pobierającego. Każdy z portów łącza w dół można indywidualnie włączyć i skonfigurować przy pełnej lub niskiej prędkości. Koncentrator składa się z dwóch bloków: kontrolera koncentratora i wzmacniacza koncentratora. Repeater to sterowany protokołem przełącznik pomiędzy portem łącza zwrotnego i portem łącza pobierającego. Koncentrator zawiera również sprzęt umożliwiający resetowanie i wstrzymywanie/wznawianie połączenia. Kontroler udostępnia rejestry interfejsowe, które umożliwiają przesyłanie danych do i od głównego kontrolera. Zdefiniowany stan koncentratora i polecenia sterujące pozwalają procesorowi hosta konfigurować koncentrator oraz monitorować i zarządzać jego portami.

Huby zewnętrzne mogą posiadać własne zasilanie lub być zasilane z magistrali USB.

Kable i złącza USB

Złącza typu A służą do podłączenia do komputera lub koncentratora. Złącza typu B służą do podłączania urządzeń peryferyjnych.

Wszystkie złącza USB, które można ze sobą łączyć, są zaprojektowane tak, aby współpracowały ze sobą.

Wszystkie piny złącza USB 2.0 są elektrycznie kompatybilne z odpowiednimi pinami złącza USB 3.0. Jednocześnie złącze USB 3.0 posiada dodatkowe styki, które nie mają odpowiednika w złączu USB 2.0, dlatego przy podłączaniu złączy różnych wersji „dodatkowe” styki nie będą używane, zapewniając normalną pracę urządzenia połączenie w wersji 2.0. Wszystkie gniazda i wtyczki między USB 3.0 typu A i USB 2.0 typu A są zaprojektowane do współpracy. Gniazdo USB 3.0 typu B jest nieco większe niż wymagane w przypadku wtyczki USB 2.0 typu B i wcześniejszych wersji. Jednocześnie istnieje możliwość podłączenia tego typu wtyczki do tych gniazd. Odpowiednio, aby podłączyć urządzenie peryferyjne ze złączem USB 3.0 typu B do komputera, można użyć obu typów kabli, natomiast w przypadku urządzenia ze złączem USB 2.0 typu B - tylko kabla USB 2.0. Gniazda eSATAp, oznaczone jako eSATA/USB Combo, czyli mając możliwość podłączenia do nich wtyczki USB, posiadają możliwość podłączenia wtyczek USB typu A: USB 2.0 i USB 3.0, ale w trybie szybkości USB 2.0.

Złącza USB typu C zapewniają połączenie zarówno z urządzeniami peryferyjnymi, jak i komputerami, zastępując różne złącza i kable typu A i typu B z poprzednich standardów USB oraz zapewniając przyszłe opcje rozbudowy. 24-pinowe dwustronne złącze jest dość kompaktowe, rozmiarami zbliżone do złączy micro-B standardu USB 2.0. Wymiary złącza to 8,4 mm na 2,6 mm. Złącze zapewnia 4 pary styków zasilania i masy, dwie pary różnicowe D+/D- do transmisji danych z prędkościami mniejszymi niż SuperSpeed (w kablach typu C podłączona jest tylko jedna z par), cztery pary różnicowe do transmisji danych szybkie sygnały SuperSpeed, dwa styki pomocnicze (wstęga boczna), dwa piny konfiguracyjne do określenia orientacji kabla, dedykowany kanał danych konfiguracyjnych (kodowanie BMC - kod znaku biphase) oraz pin zasilania +5 V dla aktywnych kabli.

Styki złącza i układ kabla USB typu C

Typ C - wtyczka i gniazdo

Kon.	Nazwa	Opis	Kon.	Nazwa	Opis
A1	GND	Grunt	B12	GND	Grunt
A2	SSTXp1	Różnica para nr 1 SuperSpeed, skrzynia biegów, dodatnia	B11	SSRXp1	Różnica para nr 2 SuperSpeed, odbiór, pozytywny
A3	SSTXn1	Różnica para nr 1 SuperSpeed, skrzynia biegów, ujemna	B10	SSRXn1	Różnica para nr 2 SuperSpeed, odbiór, negatyw
A4	AUTOBUS V	Odżywianie	B9	AUTOBUS V	Odżywianie
A5	CC1	Kanał konfiguracyjny	B8	SBU2	Wstęga boczna nr 2 (SBU)
A6	Dp1	Różnica para inna niż SuperSpeed, pozycja 1, dodatnia	B7	Dn2	Różnica para inna niż SuperSpeed, pozycja 2, ujemna
A7	Dn1	Różnica para inna niż SuperSpeed, pozycja 1, ujemna	B6	Dp2	Różnica para inna niż SuperSpeed, pozycja 2, dodatnia
A8	SBU1	Wstęga boczna nr 1 (SBU)	B5	CC2	Kanał konfiguracyjny
A9	AUTOBUS V	Odżywianie	B4	AUTOBUS V	Odżywianie
A10	SSRXn2	Różnica para nr 4 SuperSpeed, skrzynia biegów, ujemna	B3	SSTXn2	Różnica para nr 3 SuperSpeed, odbiór, negatyw
A11	SSRXp2	Różnica para nr 4 SuperSpeed, skrzynia biegów, dodatnia	B2	SSTXp2	Różnica para nr 3 SuperSpeed, odbiór, pozytywny
A12	GND	Grunt	B1	GND	Grunt
Nieekranowana para różnicowa, może być używana do realizacji USB Low Speed (1.0), Full Speed (1.0), High Speed (2.0) - do 480 Mbps W kablu zastosowano tylko jedną z par różnicowych innych niż SuperSpeed. Styk ten nie jest używany we wtyczce.

Cel przewodów w kablu USB 3.1 typu C

Złącze nr 1 kabla Typ C		Kabel Typ C			Złącze nr 2 kabla Typ C
Kontakt	Nazwa	Kolor osłony przewodu	Nazwa	Opis	Kontakt	Nazwa
Warkocz	Ekran	Oplot kabla	Ekran	Zewnętrzny oplot kabla	Warkocz	Ekran
A1, B1, A12, B12	GND	Cynowany	GND_PWRrt1 GND_PWRrt2	Ziemia wspólna>	A1, B1, A12, B12	GND
A4, B4, A9, B9	AUTOBUS V	Czerwony	PWR_V SZYNA 1 PWR_V SZYNA 2	Zasilanie V-BUS	A4, B4, A9, B9	AUTOBUS V
B5	V POŁ	Żółty	PWR_V POŁ	Moc V CONN	B5	V POŁ
A5	CC	Niebieski	CC	Kanał konfiguracyjny	A5	CC
A6	Dp1	Biały	UTP_Dp	Nieekranowana para różnicowa, dodatnia	A6	Dp1
A7	Dn1	Zielony	UTP_Dn	Nieekranowana para różnicowa, ujemna	A7	Dn1
A8	SBU1	Czerwony	SBU_A	Pasmo danych A	B8	SBU2
B8	SBU2	Czarny	SBU_B	Pasmo danych B	A8	SBU1
A2	SSTXp1	Żółty *	SDPp1	Ekranowana para różnicowa nr 1, dodatnia	B11	SSRXp1
A3	SSTXn1	Brązowy *	SDPn1	Ekranowana para różnicowa nr 1, ujemna	B10	SSRXn1
B11	SSRXp1	Zielony *	SDPp2	Ekranowana para różnicowa nr 2, dodatnia	A2	SSTXp1
B10	SSRXn1	Pomarańczowy *	SDPn2	Ekranowana para różnicowa nr 2, ujemna	A3	SSTXn1
B2	SSTXp2	Biały *	SDPp3	Ekranowana para różnicowa nr 3, dodatnia	A11	SSRXp2
B3	SSTXn2	Czarny *	SDPn3	Ekranowana para różnicowa nr 3, ujemna	A10	SSRXn2
A11	SSRXp2	Czerwony *	SDPp4	Ekranowana para różnicowa nr 4, dodatnia	B2	SSTXp2
A10	SSRXn2	Niebieski *	SDPn4	Ekranowana para różnicowa nr 4, ujemna	B3	SSTXn2
* Kolory osłon przewodów nie są określone w normie

Podłączenie starszych urządzeń do komputerów wyposażonych w złącze USB typu C będzie wymagało kabla lub adaptera z wtyczką lub złączem typu A lub typu B na jednym końcu i wtyczką USB typu C na drugim końcu. Norma nie dopuszcza adapterów ze złączem USB typu C, ponieważ ich użycie mogłoby spowodować powstanie „wielu nieprawidłowych i potencjalnie niebezpiecznych” kombinacji kabli.

Kable USB 3.1 z dwiema wtyczkami typu C na końcach muszą być w pełni zgodne ze specyfikacją – zawierać wszystkie niezbędne przewodniki, muszą być aktywne, zawierać elektroniczny układ identyfikacyjny zawierający identyfikatory funkcji w zależności od konfiguracji kanału i komunikaty zdefiniowane przez dostawcę (VDM) ze specyfikacji USB Power Delivery 2.0. Urządzenia ze złączem USB typu C mogą opcjonalnie obsługiwać szyny zasilające o natężeniu 1,5 lub 3 amperów przy napięciu 5 woltów oprócz głównego zasilania. Zasilacze muszą reklamować możliwość dostarczania zwiększonego prądu przez kanał konfiguracyjny lub w pełni obsługiwać specyfikację USB Power Delivery poprzez pin konfiguracyjny (kodowanie BMC) lub starsze sygnały zakodowane jako BFSK przez pin VBUS. Kable USB 2.0, które nie obsługują magistrali SuperSpeed, nie mogą zawierać elektronicznego chipa identyfikacyjnego, chyba że mogą przenosić prąd o natężeniu 5 amperów.

Specyfikacja złącza USB Type-C w wersji 1.0 została opublikowana przez USB Developers Forum w sierpniu 2014 r. Został opracowany mniej więcej w tym samym czasie, co specyfikacja USB 3.1.

Korzystanie ze złącza USB Type-C nie musi oznaczać, że urządzenie obsługuje szybki standard USB 3.1 Gen1/Gen2 lub protokół USB Power Delivery.

Uniwersalna magistrala szeregowa jest najbardziej rozpowszechnionym i prawdopodobnie najskuteczniejszym interfejsem komputerowym dla urządzeń peryferyjnych w całej historii rozwoju sprzętu komputerowego, o czym świadczy ogromna liczba urządzeń USB, z których część może wydawać się nieco

Szybkość transmisji sygnalizacji o dużej prędkości - 12 Mb/s - Maksymalna długość kabla dla szybkości transmisji sygnalizacji o dużej prędkości - 5 m - Szybkość transmisji sygnalizacji o małej prędkości - 1,5 Mb/s - Maksymalna długość kabla dla szybkości transmisji transmisji sygnalizacji o małej prędkości - 3 m - Maksymalna ilość podłączonych urządzeń (łącznie z mnożnikami) - 127 - Możliwość podłączenia urządzeń o różnych prędkościach transmisji - Brak konieczności instalowania przez użytkownika dodatkowych elementów typu terminatory dla SCSI - Napięcie zasilania urządzeń peryferyjnych - 5 V - Maksymalny pobór prądu na urządzenie - 500 mA

Okablowanie złącza USB 1.1 i 2.0

Sygnały USB przesyłane są dwoma żyłami ekranowanego kabla czterożyłowego.

Tutaj :

GND- obwód „obudowy” do zasilania urządzeń peryferyjnych AUTOBUS V- +5V również dla obwodów zasilania magistrali D+ przeznaczony do transmisji danych

Opona D- do odbioru danych.

Wady USB 2.0

Chociaż maksymalna prędkość przesyłania danych w USB 2.0 wynosi 480 Mbps (60 MB/s), w praktyce osiągnięcie takich prędkości jest nierealne (~33,5 MB/s w praktyce). Wynika to z dużych opóźnień na magistrali USB pomiędzy żądaniem przesłania danych a faktycznym rozpoczęciem przesyłania. Na przykład magistrala FireWire, mimo że ma niższą szczytową przepustowość wynoszącą 400 Mb/s, czyli o 80 Mb/s (10 MB/s) mniej niż USB 2.0, w rzeczywistości pozwala na większą przepustowość podczas wymiany danych z dyskami twardymi i innymi urządzeniami. urządzenia. Pod tym względem różne dyski mobilne od dawna są ograniczone przez niewystarczającą praktyczną przepustowość USB 2.0.

Najważniejszą zaletą USB 3.0 jest jego większa prędkość (do 5 Gb/s), która jest 10 razy większa niż w przypadku starszego portu. Nowy interfejs poprawił oszczędność energii. Dzięki temu dysk może przejść w tryb uśpienia, gdy nie jest używany. Istnieje możliwość jednoczesnej dwukierunkowej transmisji danych. Zapewni to większą prędkość, jeśli podłączysz kilka urządzeń do jednego portu (podzielisz port). Możesz rozgałęziać się za pomocą koncentratora (koncentrator to urządzenie, które rozgałęzia się z jednego portu na 3-6 portów). Teraz, jeśli podłączysz koncentrator do portu USB 3.0, a do koncentratora podłączysz kilka urządzeń (na przykład dyski flash) i przeprowadzisz jednoczesny transfer danych, zobaczysz, że prędkość będzie znacznie wyższa niż to było w przypadku USB Interfejs 2.0. Istnieje cecha, która może być plusem i minusem. Interfejs USB 3.0 zwiększył prąd do 900 mA, a USB 2.0 pracuje z prądem 500 mA. Będzie to plus dla tych urządzeń, które zostały przystosowane do USB 3.0, jednak małym minusem jest to, że może pojawić się ryzyko przy ładowaniu słabszych urządzeń, np. telefonu. Fizyczną wadą nowego interfejsu jest rozmiar kabla. Aby zachować dużą prędkość, kabel stał się grubszy i krótszy (nie może być dłuższy niż 3 metry) niż USB 2.0. Należy pamiętać, że urządzenia z różnymi interfejsami USB będą to robić praca dobrze i nie powinno być problemu. Ale nie myśl, że prędkość wzrośnie, jeśli podłączysz USB 3.0 do starszego portu lub podłączysz starszy kabel interfejsu do nowego portu. Szybkość przesyłania danych będzie równa prędkości najsłabszego portu.

Cześć wszystkim. Czasami ludzie są zainteresowani tym, czym różni się USB 3.0 od USB 2.0, czasem chcą zrozumieć, jaką wersję lub typ złącza USB mają na swoim komputerze, jakiego rodzaju dinozaurem jest USB 1.0 i tak dalej. Zagłębmy się nieco w ten temat.

Standard USB pojawił się w połowie lat 90-tych. Odszyfrowane USB Oto jak - uniwersalna magistrala szeregowa. Standard ten został opracowany specjalnie do komunikacji między urządzeniami peryferyjnymi a komputerem i obecnie zajmuje wiodącą pozycję wśród wszystkich typów interfejsów komunikacyjnych. Nie jest to zaskakujące. W dzisiejszych czasach trudno wyobrazić sobie jakiekolwiek urządzenie bez złącza USB, choć złącza te różnią się rodzajem.

Rodzaje złączy USB

Obecnie istnieje dość duża liczba rodzajów złączy USB. Niektóre są częstsze, inne mniej. Tak czy inaczej, przyjrzyjmy się im.

USBtyp-A– jeden z najpopularniejszych typów złączy USB. Być może widziałeś to na swoim włączonym bloku ładowarki i nie tylko. Ma wiele zastosowań. Za jego pomocą można podłączyć myszy i klawiatury do komputera (lub innego urządzenia), dysków flash, dysków zewnętrznych, smartfonów i tak dalej. Jeśli się nad tym zastanowisz, tę listę można kontynuować przez długi czas.

USBtyp-B– złącze służy głównie do podłączenia drukarki lub innych urządzeń peryferyjnych do komputera. Otrzymał znacznie mniej rozpowszechniony niż USB typu A.

Mini-USB było dość powszechne na urządzeniach mobilnych przed pojawieniem się Micro USB. Obecnie jest to bardzo rzadkie, ale nadal można go znaleźć na niektórych starszych urządzeniach. W moim przenośnym głośniku złącze Mini USB pobiera energię elektryczną w celu ładowania akumulatora. Głośnik ten kupiłem jakieś 5 lat temu (okazał się trwały).

Micro USB jest obecnie używany w smartfonach i telefonach komórkowych niemal wszystkich producentów. To złącze USB zyskało niesamowitą popularność wśród urządzeń mobilnych. Jednak jego miejsce stopniowo zajmuje USB Type-C.

Wersja USB 1.0 – Wykopaliska Archeologiczne

Prapradziadkiem standardu USB jest USB 1.0 urodził się w zimny listopad 1995 roku. Ale urodził się trochę przedwcześnie i nie zyskał dużej popularności. Ale jego młodszy brat USB 1.1, urodzony trzy lata później, był bardziej realnym okazem i był w stanie przyciągnąć wystarczającą uwagę.

Jeśli chodzi o część techniczną, prędkość przesyłania danych była niewielka, ale jak na ówczesne standardy prędkość ta była więcej niż wystarczająca. Prędkość dochodziła do 12 Mbit/s i to w trybie dużej przepustowości.

Różnice między złączami USB 2.0 i USB 3.0

USB 2.0 i USB 3.0 to dwa całkowicie nowoczesne standardy USB, które są obecnie stosowane wszędzie w komputerach i laptopach. USB 3.0 jest oczywiście nowszy i szybszy, a także jest w pełni kompatybilny wstecz z urządzeniami USB 2.0. Ale prędkość w tym przypadku będzie ograniczona do maksymalnej prędkości zgodnie ze standardem USB 2.0.

Teoretycznie prędkość transferu w USB 3.0 jest około 10 razy większa niż w USB 2.0 (5 Gb/s w porównaniu z 480 Mb/s). Jednak w praktyce prędkość wymiany informacji pomiędzy urządzeniami jest często ograniczana przez same urządzenia. Chociaż ogólnie rzecz biorąc, USB 3.0 i tak wygrywa.

Różnice techniczne

Chociaż standardy USB 2.0 i USB 3.0 są kompatybilne wstecz, mają jednak pewne różnice techniczne. USB 2.0 posiada 4 piny – 2 do zasilania urządzeń i 2 do przesyłania danych. Te 4 piny zostały zachowane w standardzie USB 3.0. Ale oprócz nich dodano jeszcze 4 kontakty, które są potrzebne do dużych prędkości przesyłania danych i szybszego ładowania urządzeń. Nawiasem mówiąc, USB 3.0 może działać z prądem do 1 ampera.

W rezultacie kabel standardu USB 3.0 stał się grubszy, a jego długość nie przekracza obecnie 3 metrów (w USB 2.0 maksymalna długość osiągnęła 5 metrów). Ale możesz naładować swój smartfon znacznie szybciej, nawet jeśli podłączysz kilka smartfonów do jednego złącza poprzez rozdzielacz.

Naturalnie producenci zadbali o różnice wizualne. Nie musisz szukać opakowania płyty głównej, aby zobaczyć, jakie standardy USB obsługuje. Aby to zrobić, nie musisz wchodzić do ustawień komputera ani menedżera urządzeń. Spójrz tylko na kolor złącza. Złącze USB 3.0 jest prawie zawsze niebieskie. Bardzo rzadko jest też czerwony. Podczas gdy USB 2.0 jest prawie zawsze czarny.

Teraz jednym szybkim spojrzeniem możesz określić, czy Twój laptop ma USB 2.0 czy USB 3.0.

To już chyba koniec rozmowy o tym czym USB 2.0 różni się od USB 3.0.

Wniosek

Czego dowiedzieliśmy się z tego artykułu? USB to dzieli się na standardy przesyłania danych, które różnią się szybkością przesyłania danych. A także, że USB ma dużą liczbę typów złączy.

A najciekawszą rzeczą, o której zapomniałem wspomnieć w artykule, jest to, że typy złączy można łączyć w następujący sposób. Możesz znaleźć pełnowymiarowy USB typu A i pełnowymiarowy USB typu B, podczas gdy istnieją (ale są rzadkie) micro USB typu A i micro USB typu B (bardzo powszechne). USB typu A może pracować korzystając z protokołu USB 2.0, a może z wykorzystaniem protokołu USB 3.0. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli chcesz, możesz się pomylić.

A jeśli martwisz się pytaniem, które złącza lepiej wybrać dla laptopa USB 2.0 lub USB 3.0, nie martw się wcale. Teraz wszystkie nowoczesne laptopy i komputery są wyposażone w oba typy USB. Na przykład mój laptop ma dwa złącza USB 2.0 i jedno złącze USB 3.0. Wszystkie trzy złącza to USB typu A.

Tym właśnie są – USB!

Przeczytałeś do samego końca?

Czy ten artykuł był pomocny?

Nie bardzo

Co dokładnie Ci się nie podobało? Czy artykuł był niekompletny lub fałszywy?
Napisz w komentarzach, a obiecujemy poprawę!