Universal Serial Bus (USB) on liitäntä, jolla luodaan tiedonsiirto laitteiden ja isäntäohjaimen (yleensä henkilökohtainen tietokone) välille. Nowdays USB on korvannut useita aiempia PC-liitäntöjä (kuten RS-232 serial, parallel port, ja jopa FireWire). Koska kyky toimittaa virtaa preipheral laitteet USB käytetään usein virtalähteenä kannettavien laitteiden.

USB-järjestelmäarkkitehtuuri koostuu isäntäohjaimesta, USB-porteista ja useista toisiinsa kytketyistä laitteista. Muita USB-keskuksia voidaan sisällyttää, jolloin haarautuminen puurakenteeseen, jossa on enintään viisi tasoa. USB voi liittää tietokoneen oheislaitteita, kuten hiiriä, näppäimistöjä, digitaalikameroita, PDA: ta, matkapuhelimia, tulostimia, henkilökohtaisia mediasoittimia, Media Transfer Protocol (MTP) – laitteita, muistitikkuja, GPS: ää, verkkosovittimia ja ulkoisia kiintolevyjä. Monille näistä laitteista, USB on tullut standardi yhteys menetelmä.

USB-liitännän tarkoituksena oli poistaa tarve lisätä laajennuskortteja tietokoneen PCI-tai PCI-Express-väylään ja parantaa plug-and-play-ominaisuuksia sallimalla laitteiden kuuma vaihto tai lisääminen järjestelmään ilman tietokoneen uudelleenkäynnistystä.

USB connectors

There are several types of USB connectors. Isäntään tai laitteeseen asennettua liitintä kutsutaan astiaksi ja kaapeliin kiinnitettyä liitintä pistokkeeksi. Alkuperäinen USB erittely yksityiskohtaiset Standard-A ja Standard-B pistokkeet ja astiat. Nyt on 7 USB-liittimet tunnetaan: Standard-a, Standard-B, Mini-A , Mini-B, Micro-A, Micro-AB, Micro-B, Type-C. Mini-USB pinout ja Micro-USB pinout ovat hieman erilaisia: standardi USB käyttää 4 nastat kun Mini-USB ja Micro-USB käyttää 5 nastat liitin. Lisätappia käytetään kiinnitettynä laitteen läsnäolomittarina.

USB pinout-signaalit

USB on sarjaväylä. Se käyttää 4 suojattua johtoa: kaksi teholle (+5V & GND) ja kaksi differentiaalitietosignaaleille (merkitään D+ ja D – in pinout). NRZI (non Return to Zero Invert) koodausjärjestelmä käytetään lähettämään tietoja synkronointikentän synkronoida isäntä ja vastaanotin kellot. USB-datakaapelissa Data+ ja Data – signaalit lähetetään kierretyllä parilla. Irtisanomista ei tarvita. Half-duplex differentiaali signalointi auttaa torjumaan sähkömagneettisen kohinan vaikutuksia pidemmillä radoilla. Vastoin yleistä uskomusta D+ ja D – toimivat yhdessä; ne eivät ole erillisiä simplex-yhteyksiä. USB 2.0 tarjoaa enintään 5 metrin kaapelin pituuden laitteille, jotka toimivat Hi-nopeudella.

USB-siirtotilat

Universal-sarjaväylä tukee ohjaus -, keskeytys -, Bulk-ja Isokronisia siirtotiloja.

USB-liitännät TEKNISET TIEDOT.

on olemassa joitakin merkittäviä USB – versioita, jotka tunnetaan nykyään:

USB 1.0-Low Speed tai Full Speed

• julkaistiin vuonna 1996.
• määrittää datanopeudet 1.5 Mbit/s (Pieni kaistanleveys, käytetään enimmäkseen ihmisen syöttölaitteissa (HID), kuten näppäimistöissä, hiirissä, joystickeissa ja usein nopeampien laitteiden, kuten tulostimien tai skannereiden, painikkeissa) ja 12 Mbit / s (täysi kaistanleveys).
• nykyään käytetään edelleen joitakin laitteita, jotka eivät tarvitse nopeampia tiedonsiirtonopeuksia.

USB 2.0 – High Speed

• julkaistiin vuonna 2000
• lisäksi USB 1.0 lisää signalointinopeuden 480 Mbit/s (Hi-nopeus)
• yhteensopiva USB 1.0: n kanssa, mutta jotkin USB 2.0: lle suunnitellut laitteet eivät välttämättä toimi USB 1.0-isäntäohjaimilla.

USB 3.0 – SuperSpeed

• vuonna 2008 julkaistu
• lisäsi siirtonopeutta enintään 5 Gbit/s (SuperSpeed)
• vuonna 2013 julkaistu USB 3.1 lisäsi SuperSpeed+ siirtonopeutta enintään 10 Gbit/s
• vuonna 2017 julkaistu USB 3.2 lisäsi SuperSpeed+ siirtonopeutta enintään 20 Gbit/s ja multi-link-tiloja

USB 1.0 ja USB 2.0 jakavat saman liittimen pinout, USB 3.0 pinout ja USB Type C ominaisuuksia uusia liittimiä omalla pinouts.

USB – laitteen on ilmoitettava nopeutensa vetämällä joko D+ – tai D-linjaa korkealle 3,3 volttiin. Nämä vedä vastukset laitteen lopussa käytetään myös isäntä tai napa läsnäolon havaitsemiseksi laitteen kytketty sen porttiin. Ilman vetovastusta USB olettaa, ettei väylään ole kytketty mitään.

auttaakseen käyttäjää tunnistamaan laitteen maksiminopeuden, USB-laite määrittelee usein nopeutensa kannessaan jollakin USB-erikoismarkkinointilogolla.

kun uusi laite liitetään ensimmäisen kerran sisään, isäntä luetteloi sen ja lataa laitteen ajamiseen tarvittavan laiteohjaimen. Sopivan ajurin lataaminen tapahtuu PID/VID (Product ID / Vendor ID) – yhdistelmällä, jonka liitteenä oleva laitteisto toimittaa. USB-isäntäohjaimilla on omat määrityksensä: UCCI (Universal Host Controller Interface), OHCI (Open Host Controller Interface) USB 1.1: llä, EHCI (Enhanced Host Controller Interface) käytetään USB 2.0: n kanssa.

USB-käyttöiset laitteet

USB-liitin tarjoaa yhden 5 voltin johdon, josta kytketyt USB-laitteet voivat itse virroittaa. Tietty väylän osa on määritelty tuottamaan jopa 500 mA. Tämä riittää usein useiden laitteiden voimanlähteeksi, vaikka tämä budjetti on jaettava kaikkien laitteiden kesken virtaamattoman Keskuksen alapuolella. Väylällä toimiva laite voi käyttää tätä tehoa niin paljon kuin se portti, johon se on kytketty, sallii.

Väyläkäyttöiset solmukohdat voivat edelleen jakaa väylän tarjoamaa virtaa liitettyihin laitteisiin, mutta USB-spesifikaatio sallii vain yhden tason väyläkäyttöisiä laitteita väyläkäyttöisestä keskuksesta. Tämä estää linja-autokäyttöisen solmupisteen liittämisen toiseen linja-autokäyttöiseen solmupisteeseen. Monet navat sisältävät ulkoisia virtalähteitä, jotka antavat virtaa niiden kautta kytketyille laitteille ottamatta virtaa väylästä. Laitteiden, jotka tarvitsevat yli 500 mA tai enemmän kuin 5 volttia, on annettava oma tehonsa.

kun USB-laitteet (mukaan lukien navat) kytketään ensimmäisen kerran, isäntäohjain kuulustelee niitä ja tiedustelee kunkin niiden maksimitehovaatimuksia. Näyttää kuitenkin siltä, että kaikki USB-porttiin liitetty kuormitus voidaan käsitellä käyttöjärjestelmä laitteena. Isäntäkäyttöjärjestelmä yleensä seuraa USB-verkon tehovaatimuksia ja voi varoittaa tietokoneen operaattoria, kun tietty segmentti vaatii enemmän virtaa kuin on käytettävissä, ja se voi sammuttaa laitteita pitääkseen virrankulutuksen käytettävissä olevassa resurssissa.

USB-virrankäyttö:

akun lataamisen tunnistamiseksi oma latausportti asettaa D+− ja D-terminaalit.

oma laturitila:

yksinkertaisessa USB – laturissa tulisi olla 200 ohmin vastus D+ – ja D-johtojen välillä (joskus lyhytpiirit D+ ja D-yhdessä riittävät). Laite ei tämän jälkeen yritä siirtää tai vastaanottaa dataa, vaan se voi piirtää jopa 1,8 A: n, jos toimitus pystyy sitä tarjoamaan.

USB-jännite:

isännän tai virtakäyttöisen napaportin syöttämä jännite on välillä 4,75 V-5,25 V. linja-autokäyttöisten solmupisteiden suurin jännitteen pudotus on 0,35 V isännästään tai navasta navan lähtöporttiin. Kaikkien keskusten ja toimintojen on pystyttävä lähettämään konfiguraatiotietoja 4,4 V: n nopeudella, mutta vain pienitehoisten toimintojen on toimittava tällä jännitteellä. Normaali toimintajännite toiminnoille on vähintään 4,75 V.

USB-kaapelin suojaus:

kilpi tulee kytkeä maahan vain isännän kohdalta. Mikään laite ei saa kytkeä suojaa maahan.

USB cable wires:

Shielded:
Data: 28 AWG twisted
Power: 28 AWG – 20 AWG non-twisted

Non-shielded:
Data: 28 AWG non-twisted
Power: 28 AWG – 20 AWG non-twisted