Universal Serial Bus (USB) er en grænseflade til at etablere kommunikation mellem enheder og en værtscontroller (normalt personlig computer). Nu har USB erstattet en række tidligere PC-grænseflader (såsom RS-232 seriel, parallel port og endda Brandledning). På grund af evnen til at levere strøm til de preipheral enheder USB bruges ofte som en oplader til bærbare enheder.

en USB-systemarkitektur består af en værtscontroller, en USB-port og flere tilsluttede enheder. Yderligere USB-hubs kan være inkluderet, hvilket tillader forgrening i en træstruktur med op til fem niveauer. USB kan forbinde computerudstyr såsom mus, tastaturer, digitale kameraer, PDA, mobiltelefoner, printere, personlige medieafspillere, MTP-enheder (Media Transfer Protocol), flashdrev, GPS, netværkskort og eksterne harddiske. For mange af disse enheder er USB blevet standardforbindelsesmetoden.

USB-interface havde til formål at fjerne behovet for at tilføje udvidelseskort i computerens PCI-eller PCI-ekspresbus og forbedre plug-and-play-funktioner ved at lade enheder udskiftes eller tilføjes til systemet uden at genstarte computeren.

USB connectors

There are several types of USB connectors. Stikket monteret på værten eller enheden kaldes stikket, og stikket, der er fastgjort til kablet, kaldes stikket. Den oprindelige USB specifikation detaljerede Standard-A og Standard-B Stik og beholdere. I dag er der 7 USB-stik kendt: Standard-A, Standard-B, Mini-A , Mini-B, Micro-A, Micro-AB, Micro-B, Type-C. Mini-USB pinout og Micro-USB pinout er lidt anderledes: standard USB bruger 4 ben, mens Mini-USB og Micro-USB bruger 5 ben i stik. Den ekstra pin bruges som en vedhæftet enhed tilstedeværelse indikator.

USB pinout signaler

USB er en seriel bus. Den bruger 4 afskærmede ledninger: to til strøm (+5V & GND) og to til differentielle datasignaler (mærket som D + og D – in pinout). Kodningsskema, der bruges til at sende data med et synkroniseringsfelt for at synkronisere vært-og modtagerurene. I USB – datakabel overføres Data + og datasignaler på et snoet par. Ingen opsigelse nødvendig. Halv-dupleks differential signalering hjælper med at bekæmpe virkningerne af elektromagnetisk støj på længere linjer. I modsætning til hvad man tror, fungerer D+ og D – sammen; de er ikke separate simpleksforbindelser. USB 2.0 giver en maksimal kabellængde på 5 meter for enheder, der kører med Hi-hastighed.

USB-overførselstilstande

Univeral serial bus understøtter kontrol -, afbrydelses -, Bulk-og isokrone overførselstilstande.

USB grænseflader SPECIFIKATIONER.

der er nogle store USB-versioner kendt nudage:

USB 1.0 – lav hastighed eller fuld hastighed

• udgivet i 1996.
• angiver datahastigheder på 1.5 Mbit/s (lav båndbredde, bruges mest til menneskelige inputenheder (HID) såsom tastaturer, mus, joysticks og ofte knapperne på enheder med højere hastighed såsom printere eller scannere) og 12 Mbit / s (fuld båndbredde).
• i dag bruges stadig bruges af nogle enheder, der ikke har brug for hurtigere dataoverførselshastigheder.

USB 2.0 – høj hastighed

• udgivet i 2000
• ud over USB 1.0 tilføjer signalhastighed på 480 Mbit/s (Hi-Speed)
• kompatibel med USB 1.0, men noget udstyr designet til USB 2.0 fungerer muligvis ikke med USB 1.0-værtscontrollere.

USB 3.0 – SuperSpeed

• udgivet i 2008
• tilføjet transmissionshastigheder op til 5 Gbit/s (SuperSpeed)
• USB 3.1 udgivet i 2013 tilføjet SuperSpeed+ transmissionshastighed op til 10 Gbit/s
• USB 3.2 udgivet i 2017 tilføjet SuperSpeed+ transmissionshastighed op til 20 Gbit/s og multi-link tilstande

USB 1.0 og USB 2.0 deler samme stik pinout, USB 3.0 pinout og USB Type C har nye stik med deres egne pinouts.

en USB – enhed skal angive dens hastighed ved at trække enten D+ eller D-linjen højt til 3,3 volt. Disse pull up modstande ved enhedens ende vil også blive brugt af værten eller navet til at detektere tilstedeværelsen af en enhed, der er tilsluttet dens port. Uden en pull up modstand antager USB, at der ikke er noget forbundet til bussen.

for at hjælpe brugeren med at identificere enhedens maksimale hastighed specificerer en USB-enhed ofte sin hastighed på dækslet med en af USB special marketing logoer.

når den nye enhed først tilsluttes, optæller værten den og indlæser den enhedsdriver, der er nødvendig for at køre den. Indlæsningen af den relevante driver udføres ved hjælp af en PID/VID (Product ID / Vendor ID) kombination leveret af vedhæftet udstyr. USB host controllere har deres egne specifikationer: UHCI (Universal Host Controller Interface), OHCI (Open Host Controller Interface) med USB 1.1, EHCI (Enhanced Host Controller Interface) bruges med USB 2.0.

USB-drevne enheder

USB-stikket giver en enkelt 5 volt ledning, hvorfra tilsluttede USB-enheder kan drive sig selv. Et givet segment af bussen er specificeret til at levere op til 500 mA. Dette er ofte nok til at drive flere enheder, selvom dette budget skal deles mellem alle enheder nedstrøms for et ikke-drevet hub. En busdrevet enhed kan bruge så meget af den strøm som tilladt af den port, den er tilsluttet.

Busdrevne hubs kan fortsætte med at distribuere den leverede busstrøm til tilsluttede enheder, men USB-specifikationen tillader kun et enkelt niveau af busdrevne enheder fra et busdrevet hub. Dette tillader ikke tilslutning af et busdrevet hub til et andet busdrevet hub. Mange hubs omfatter eksterne strømforsyninger, som vil drive enheder tilsluttet gennem dem uden at tage strøm fra bussen. Enheder, der har brug for mere end 500 mA eller højere end 5 volt, skal give deres egen strøm.

når USB-enheder (inklusive hubs) først er tilsluttet, bliver de forhørt af værtscontrolleren, som spørger om hver deres maksimale strømkrav. Det ser imidlertid ud til, at enhver belastning, der er tilsluttet USB-porten, kan behandles af operativsystemet som enhed. Værtsoperativsystemet holder typisk styr på USB-netværkets strømkrav og advarer muligvis computerens operatør, når et givet segment kræver mere strøm end tilgængeligt, og kan lukke enheder for at holde strømforbruget inden for den tilgængelige ressource.

USB-strømforbrug:

for at genkende batteriopladning placerer en dedikeret opladningsport en modstand, der ikke overstiger 200− terminaler.

dedikeret opladertilstand:

en simpel USB – oplader skal indeholde 200 Ohm modstand mellem D+ og D – ledninger (nogle gange er kortslutning D+ og D-sammen nok). Enheden vil derefter ikke forsøge at transmittere eller modtage data, men kan tegne op til 1,8 a, hvis forsyningen kan levere den.

USB spænding:

leveret spænding fra en vært eller en drevet hub-Port er mellem 4,75 V og 5,25 V. maksimalt spændingsfald for busdrevne NAV er 0,35 V fra dens vært eller hub til hubs udgangsport. Alle hubs og funktioner skal kunne sende konfigurationsdata ved 4,4 V, men kun laveffektfunktioner skal arbejde ved denne spænding. Normal driftsspænding for funktioner er mindst 4,75 V.

USB-kabelafskærmning:

skjold bør kun tilsluttes jorden på værten. Ingen enhed skal forbinde Skjold til jorden.

USB-kabel ledninger:

afskærmet:
Data: 28 AG snoet
strøm: 28 AWG – 20 AWG non-twisted

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