Universal Serial Bus (USB) är ett gränssnitt för att upprätta kommunikation mellan enheter och en värdkontroll (vanligtvis persondator). Nowdays USB har ersatt en mängd tidigare PC-gränssnitt (som RS-232 seriell, parallellport och till och med FireWire). På grund av möjligheten att leverera ström till preipheral enheter USB används ofta som en laddare för bärbara enheter.

en USB-systemarkitektur består av en värdkontroll, en USB-portar och flera anslutna enheter. Ytterligare USB-hubbar kan inkluderas som gör det möjligt att förgrena sig till en trädstruktur med upp till fem nivåer. USB kan ansluta kringutrustning till datorer som möss, tangentbord, digitalkameror, PDA, mobiltelefoner, skrivare, personliga mediaspelare, Media Transfer Protocol (MTP) – enheter, flash-enheter, GPS, nätverkskort och externa hårddiskar. För många av dessa enheter har USB blivit standardanslutningsmetoden.

USB-gränssnitt syftar till att ta bort behovet av att lägga till expansionskort i datorns PCI-eller PCI-Express-buss och förbättra plug-and-play-funktioner genom att låta enheter bytas ut eller läggas till i systemet utan att starta om datorn.

USB connectors

There are several types of USB connectors. Kontakten monterad på värden eller enheten kallas behållaren, och kontakten som är ansluten till kabeln kallas kontakten. Den ursprungliga USB-specifikationen detaljerad standard-A och Standard-B pluggar och behållare. Numera finns det 7 USB-kontakter kända: Standard-A, Standard-B, Mini-a, Mini-B, Micro-A, Micro-AB, Micro-B, Type-C. Mini-USB pinout och Micro-USB pinout är något annorlunda: standard USB använder 4 stift medan Mini-USB och Micro-USB använder 5 stift i kontakten. Den extra stiftet används som en bifogad närvaroindikator.

USB pinout signaler

USB är en seriell buss. Den använder 4 skärmade ledningar: två för ström (+5V & GND) och två för differentiella datasignaler (märkta som D+ och D – in pinout). Nrzi (Non Return to Zero Invert) kodningsschema som används för att skicka data med ett synkroniseringsfält för att synkronisera värd-och mottagarklockorna. I USB – datakabel överförs Data+ och datasignaler på ett tvinnat par. Ingen uppsägning behövs. Halvduplexdifferentialsignalering hjälper till att bekämpa effekterna av elektromagnetiskt brus på längre linjer. Tvärtemot vad många tror, d+ och D – fungera tillsammans; de är inte separata simplex-anslutningar. USB 2.0 ger en Maximal kabellängd på 5 meter för enheter som körs med hög hastighet.

USB överföringslägen

Univeral serial bus stöder kontroll, avbrott, Bulk och Isochronous överföringslägen.

USB-gränssnitt SPECIFIKATIONER.

det finns några stora USB-versioner kända nudagar:

USB 1.0 – låg hastighet eller Full hastighet

• släpptes 1996.
• anger datahastigheter på 1.5 Mbit/s (Låg bandbredd, används mest för mänskliga inmatningsenheter (HID) som tangentbord, mus, joysticks och ofta knapparna på enheter med högre hastighet som skrivare eller skannrar) och 12 Mbit / s (full bandbredd).
• numera används fortfarande används av vissa enheter som inte behöver snabbare dataöverföringshastigheter.

USB 2.0-hög hastighet

• släpptes 2000
• förutom USB 1.0 lägger signalhastighet på 480 Mbit/s (Hi-Speed)
• kompatibel med USB 1.0, men vissa hårdvara avsedd för USB 2.0 kanske inte fungerar med USB 1.0 värdkontroller.

USB 3.0-SuperSpeed

• släpptes 2008
• tillagda överföringshastigheter upp till 5 Gbit/s (SuperSpeed)
• USB 3.1 släpptes 2013 tillagd SuperSpeed+ överföringshastighet upp till 10 Gbit/s
• USB 3.2 släpptes 2017 tillagd SuperSpeed+ överföringshastighet upp till 20 Gbit/s och multilänklägen

USB 1.0 och USB 2.0 delar samma kontakt pinout, USB 3.0 pinout och USB Type C har nya kontakter med sina egna pinouts.

en USB-enhet måste ange dess hastighet genom att dra antingen D + eller D – linjen högt till 3,3 volt. Dessa dragmotstånd vid enhetens ände kommer också att användas av värden eller navet för att upptäcka närvaron av en enhet ansluten till dess port. Utan ett dragmotstånd antar USB att det inte finns något anslutet till bussen.

för att hjälpa användaren att identifiera maximal hastighet på enheten anger en USB-enhet ofta sin hastighet på omslaget med en av USB special marketing-logotyperna.

när den nya enheten först ansluts räknar värden upp den och laddar enhetsdrivrutinen som krävs för att köra den. Laddningen av lämplig drivrutin görs med hjälp av en kombination av PID/vid (Produkt-ID/Vendor ID) som tillhandahålls av bifogad hårdvara. USB – värdkontrollerna har sina egna specifikationer: UHCI (Universal Host Controller Interface), OHCI (Open Host Controller Interface) med USB 1.1, EHCI (Enhanced Host Controller Interface) används med USB 2.0.

USB-drivna enheter

USB-kontakten ger en enda 5 volts tråd från vilken anslutna USB-enheter kan driva sig själva. Ett visst segment av bussen specificeras för att leverera upp till 500 mA. Detta räcker ofta för att driva flera enheter, även om denna budget måste delas mellan alla enheter nedströms om ett icke-powered nav. En bussdriven enhet kan använda så mycket av den strömmen som tillåts av porten den är ansluten till.

bussdrivna hubbar kan fortsätta att distribuera den medföljande strömmen till anslutna enheter, men USB-specifikationen tillåter endast en enda nivå av bussdrivna enheter från en bussdriven hubb. Detta tillåter inte anslutning av ett bussdrivet nav till ett annat bussdrivet nav. Många nav inkluderar externa nätaggregat som kommer att driva enheter som är anslutna via dem utan att ta ström från bussen. Enheter som behöver mer än 500 mA eller högre än 5 volt måste ge sin egen kraft.

När USB-enheter (inklusive hubbar) först ansluts förhörs de av värdstyrenheten, som frågar var och en deras maximala effektbehov. Det verkar dock som om någon belastning som är ansluten till USB-porten kan behandlas av operativsystemet som enhet. Värdoperativsystemet håller vanligtvis reda på strömkraven i USB-nätverket och kan varna datorns operatör när ett visst segment kräver mer ström än vad som är tillgängligt och kan stänga av enheter för att hålla strömförbrukningen inom den tillgängliga resursen.

USB-strömförbrukning:

för att känna igen batteriladdning placerar en dedikerad laddningsport ett motstånd som inte överstiger 200 Oz över D+ och D− terminaler.

dedikerat laddningsläge:

en enkel USB – laddare bör innehålla 200 Ohm motstånd mellan D+ och D – ledningar (ibland är kortslutning d+ och D-tillsammans tillräckligt). Enheten kommer då inte att försöka överföra eller ta emot data, men kan rita upp till 1,8 A, om leveransen kan tillhandahålla den.

USB-spänning:

tillförd spänning från en värd eller en driven navportar är mellan 4,75 V och 5,25 V. maximalt spänningsfall för bussdrivna nav är 0,35 V från dess värd eller nav till navets utgångsport. Alla nav och funktioner måste kunna skicka konfigurationsdata vid 4,4 V, men endast lågeffektfunktioner måste fungera vid denna spänning. Normal driftspänning för funktioner är minst 4,75 V.

USB-kabelskärmning:

sköld ska endast anslutas till jord vid värden. Ingen enhet ska ansluta skärmen till marken.

USB-kabelkablar:

skärmad:
Data: 28 AWG twisted
ström: 28 AWG – 20 AWG non-twisted

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