Universal Serial Bus (USB) egy interfész létrehozni közötti kommunikáció eszközök és a fogadó vezérlő (általában személyi számítógép). A Nowdays USB számos korábbi PC-interfészt váltott fel (például RS-232 soros, párhuzamos port, sőt FireWire). A preipheral eszközök tápellátásának képessége miatt az USB-t gyakran hordozható eszközök töltőjeként használják.

az USB rendszer architektúrája gazdagépvezérlőből, USB portból és több csatlakoztatott eszközből áll. További USB hubok is szerepel, amely lehetővé teszi elágazó egy fa szerkezet akár öt szint szinten. USB csatlakoztathat számítógépes perifériák, mint például az egerek, billentyűzetek, digitális fényképezőgépek, PDA, mobiltelefonok, nyomtatók, személyi médialejátszók, Media Transfer Protocol (MTP) eszközök, flash meghajtók, GPS, hálózati adapterek, és a külső merevlemezek. Sok ilyen eszköz esetében az USB lett a szabványos csatlakozási módszer.

az USB interfész célja, hogy megszüntesse a bővítőkártyák hozzáadásának szükségességét a számítógép PCI vagy PCI-Express buszába, valamint javítsa a plug-and-play képességeket azáltal, hogy lehetővé teszi az eszközök forró cseréjét vagy hozzáadását a rendszerhez a számítógép újraindítása nélkül.

USB connectors

There are several types of USB connectors. A gazdagépre vagy eszközre szerelt csatlakozót tartálynak nevezik, a kábelhez csatlakoztatott csatlakozót pedig dugónak nevezik. Az eredeti USB specifikáció részletes Standard-A és Standard-B dugók és tartályok. Napjainkban 7 USB csatlakozó ismert: Standard-a, Standard-B, Mini-a, Mini-B, Micro-A, Micro-AB, Micro-B, Type-C. Mini-USB pinout és Micro-USB pinout kissé különböznek: a standard USB 4 csapot használ, míg a Mini-USB és Micro-USB 5 csapot használ a csatlakozóban. A kiegészítő pin-kódot csatolt eszköz jelenlétjelzőként használják.

USB pinout jelek

az USB soros busz. 4 árnyékolt vezetéket használ: kettőt a teljesítményhez (+5V & GND), kettőt pedig a differenciál adatjelekhez(D+ és D – in pinout). NRZI (Non Return to Zero Invert) kódolási séma az adatok szinkronizálási mezővel történő küldésére a fogadó és vevő órák szinkronizálására. Az USB adatkábelen az adatok+ és az Adatjelek egy csavart érpáron kerülnek továbbításra. Nincs szükség megszüntetésre. A fél duplex differenciáljelzés segít az elektromágneses zaj hosszabb vonalakra gyakorolt hatásainak leküzdésében. A közhiedelemmel ellentétben a D+ és a D – együtt működnek; ezek nem különálló simplex kapcsolatok. Az USB 2.0 maximális kábelhosszát 5 méter biztosítja a nagy sebességgel futó eszközök számára.

USB átviteli módok

az Univeral soros busz támogatja a vezérlési, megszakítási, ömlesztési és Izokrón átviteli módokat.

USB interfészek specifikációi.

néhány fontosabb USB-verzió ismert manapság:

USB 1.0-alacsony sebesség vagy teljes sebesség

• 1996-ban jelent meg.
• 1-es adatsebességet határoz meg.5 Mbit/s (Alacsony sávszélesség, többnyire emberi bemeneti eszközök (HID), mint a billentyűzetek, egerek, joystick és gyakran a gombok nagyobb sebességű eszközök, mint a nyomtatók vagy szkennerek) és 12 Mbit / s (teljes sávszélesség).
• manapság még mindig használják egyes eszközök, amelyek nem igényelnek gyorsabb adatátviteli sebesség.

USB 2.0 – High Speed

• megjelent 2000-ben
• mellett USB 1.0 hozzáteszi jelátviteli sebesség 480 Mbit/s (Hi-sebesség)
• kompatibilis USB 1.0, de néhány hardver tervezett USB 2.0 nem működik USB 1.0 host vezérlők.

USB 3.0 – a superspeed

• 2008-ban kiadott
• ki az átviteli sebesség akár 5 Gbit/s (a superspeed)
• USB 3.1 megjelent, 2013-ban ki a superspeed+ átviteli sebesség akár 10 Gbit/s
• USB 3.2 megjelent 2017 ki a superspeed+ átviteli sebesség akár 20 Gbit/s-multi-link módok

USB 1.0-s, illetve USB 2.0-s részvények azonos csatlakozó bekötés, USB 3.0 bekötés, illetve USB-C Típusú funkciókat új csatlakozók a saját kiosztása.

az USB-eszköznek jeleznie kell annak sebességét a D+ vagy a D – vonal magas 3,3 voltos húzásával. Ezeket a húzó ellenállásokat a készülék végén a fogadó vagy a hub is használja a porthoz csatlakoztatott eszköz jelenlétének kimutatására. Felhúzó ellenállás nélkül az USB feltételezi, hogy nincs semmi csatlakoztatva a buszhoz.

annak érdekében, hogy a felhasználó azonosítsa a készülék maximális sebességét, az USB-eszköz gyakran meghatározza annak sebességét a fedelén az egyik USB speciális marketing logóval.

amikor az új eszköz először csatlakozik, a gazdagép felsorolja, majd betölti a futtatásához szükséges eszközillesztőt. A megfelelő illesztőprogram betöltése a mellékelt hardver által biztosított PID/VID (Product ID/Vendor ID) kombinációval történik. Az USB host vezérlők saját specifikációkkal rendelkeznek: UHCI( Universal Host Controller Interface), OHCI (Open Host Controller Interface) USB 1.1, EHCI (Enhanced Host Controller Interface) USB 2.0-val használható.

USB-meghajtású eszközök

az USB-csatlakozó egyetlen 5 voltos vezetéket biztosít, amelyből a csatlakoztatott USB-eszközök táplálhatják magukat. A busz egy adott szegmense 500 mA-ig terjed. Ez gyakran elég ahhoz, hogy több eszközt tápláljon, bár ezt a költségvetést meg kell osztani az összes olyan eszköz között, amely egy nem áramló hub után van. A busz-meghajtású eszköz használhatja annyi, hogy a hatalom által megengedett a port be van dugva.

A Buszvezérelt hubok továbbra is terjeszthetik a csatlakoztatott eszközök számára biztosított buszt, de az USB specifikáció csak egyetlen szintű buszvezérelt eszközt tesz lehetővé a buszvezérelt hubról. Ez letiltja a busz-meghajtású hub csatlakoztatását egy másik busz-meghajtású hubhoz. Sok csomópontok közé tartozik a külső tápegységek, amelyek tápegységek csatlakozik rajtuk keresztül anélkül, hogy energiát a busz. Az 500 mA-nál nagyobb vagy 5 V-nál nagyobb teljesítményű eszközöknek saját energiát kell biztosítaniuk.

amikor az USB-eszközöket (beleértve a hubokat is) először csatlakoztatják, a host controller lekérdezi őket, amely megkérdezi az egyes maximális teljesítményigényüket. Úgy tűnik azonban, hogy az USB-porthoz csatlakoztatott terhelést az operációs rendszer eszközként kezelheti. A host operációs rendszer általában nyomon követi az USB-hálózat energiaigényét, és figyelmeztetheti a számítógép üzemeltetőjét, ha egy adott szegmens több energiát igényel, mint amennyi rendelkezésre áll, és leállíthatja az eszközöket annak érdekében, hogy az energiafogyasztás A rendelkezésre álló erőforráson belül maradjon.

USB tápellátás:

eljesítmény (max)

az akkumulátor töltésének felismeréséhez egy külön töltőport nem haladja meg a 200 Ω− ot a D+ és D-terminálok.

dedikált töltő mód:

egy egyszerű USB töltőnek 200 Ohm ellenállást kell tartalmaznia a D+ és a D – vezetékek között (néha elegendő a D+ és D rövidzárlat). Az eszköz ezután nem próbálja meg továbbítani vagy fogadni az adatokat, de akár 1,8 A-t is képes készíteni, ha a kínálat biztosítja.

USB feszültség:

Szolgáltatott feszültség által a fogadó vagy powered hub, portok között 4.75 V-5.25 V. Maximális feszültségesés a busz hajtott elosztó 0.35 V a fogadó vagy hub, hogy a csomópontok kimeneti port. Minden csomópontnak és funkciónak képesnek kell lennie 4,4 V-os konfigurációs adatok küldésére, de csak alacsony fogyasztású funkcióknak kell működniük ezen a feszültségen. Normál üzemi feszültség funkciók minimális 4.75 V.

USB kábel árnyékolás:

Shield csak csatlakoztatni kell a földre a fogadó. Egyetlen eszköz sem csatlakoztathatja a pajzsot a talajhoz.

USB kábel vezetékek:

árnyékolt:
Adatok: 28 AWG csavart
teljesítmény: 28 AWG – 20 AWG non-twisted

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