Není USB jen univerzálním standardem pro připojení zařízení? No, ne tak docela.
Univerzální sériová sběrnice (USB) je průmyslový standard vyvinutý v polovině 1990. let XNUMX. století využívající pro připojení komunikační protokoly ve sběrnici. Byl navržen tak, aby standardizoval připojení počítačových periferií (včetně klávesnic a tiskáren) k osobním počítačům, a to jak pro komunikaci, tak pro napájení elektrické energie.
Ale jak to dělá? A proč to potřebujeme? Podívejme se na technologii a zjistíme.
Pochopení významu univerzální sériové sběrnice (USB)
Standardizované připojení pro zařízení
USB je standardizované připojení, které umožňuje připojení zařízení k počítači nebo jiným zařízením. Má zlepšit konektivitu široké škály zařízení a umožnit jim vzájemnou komunikaci. USB je široce používán v průmyslu a je preferovanou metodou připojení zařízení k osobním počítačům.
Stanovení protokolů pro zařízení USB
USB vytváří protokoly pro vzájemnou komunikaci zařízení. Umožňuje zařízením vyžadovat a přijímat data ve velkém množství. Klávesnice může například odeslat počítači požadavek na napsání písmene a počítač odešle písmeno zpět do klávesnice, aby jej zobrazil.
Připojení řady zařízení
USB může připojit širokou škálu zařízení, včetně mediálních zařízení, jako jsou pevné disky a flash disky. Má také umožnit spontánní konfiguraci zařízení. To znamená, že když je zařízení připojeno, počítač jej může automaticky zjistit a nakonfigurovat bez nutnosti restartu.
Fyzická struktura USB
USB se skládá z plochého, obdélníkového tvaru konektor který se zasune do portu v počítači nebo rozbočovači. Existují různé typy konektorů USB, včetně čtvercových a šikmých vnějších konektorů. Upstream konektor je obvykle odnímatelný a pro připojení k počítači nebo rozbočovači se používá kabel.
Napětí USB a maximální šířka pásma
Nejnovější generace USB podporuje maximální napětí 5 voltů a maximální šířku pásma 10 Gbps. Struktura USB obsahuje následující rozhraní:
- Ovladač hostitelského řadiče (HCD)
- Rozhraní ovladače hostitelského řadiče (HCDI)
- USB Device
- USB Hub
Správa šířky pásma a plnění požadavků zákazníků
Protokol USB se stará o propojení mezi zařízeními a spravuje šířku pásma, aby byl zajištěn co nejrychlejší přenos dat. Dostupná šířka pásma závisí na technických specifikacích zařízení USB. Software USB řídí a řídí tok dat a realizuje komunikaci mezi skrytými částmi USB.
Usnadnění přenosu dat pomocí rozhraní USB
USB se skládá z trubek, které usnadňují přenos dat mezi zařízeními. Roura je logický kanál, který se používá k přenosu dat mezi softwarem a hardwarem. USB potrubí se používá k přenosu dat mezi zařízeními a softwarem.
Evoluce USB: Od základní konektivity ke globálnímu standardu
Rané dny USB
Zařízení USB byla původně vyvinuta jako způsob nastavení počítače s množstvím periferií. V počátcích existovaly dvě základní varianty USB: paralelní a sériové. Vývoj USB začal v roce 1994 s cílem zásadně usnadnit připojení PC k velkému množství zařízení.
Problémy s adresováním a použitelností, které sužovaly paralelní a sériová připojení, byly zjednodušeny pomocí USB, protože umožňovalo softwarovou konfiguraci připojených zařízení a umožňovalo větší funkčnost plug and play. Ajay Bhatt a jeho tým pracovali na integrovaných obvodech podporujících USB, které vyrobil Intel. První USB rozhraní byla celosvětově prodána v lednu 1996.
USB 1.0 a 1.1
Nejranější revize USB byla široce přijata a vedla k tomu, že Microsoft označil USB za standardní způsob připojení pro PC. Specifikace USB 1.0 a 1.1 umožňovaly připojení s nízkou šířkou pásma s maximální přenosovou rychlostí 12 Mbps. To bylo významné zlepšení oproti paralelnímu a sériovému připojení.
V srpnu 1998 se objevila první zařízení USB 1.1, která odpovídala novému standardu. Konstrukce však byla ztížena tím, že periferie byla připoutána k připojovací zásuvce, která byla známá jako „A“ konektor. To vedlo k vývoji „B“ konektoru, který umožňoval flexibilnější připojení k periferiím.
USB 2.0
V dubnu 2000 bylo představeno USB 2.0, které přidalo podporu pro připojení s vyšší šířkou pásma s maximální přenosovou rychlostí 480 Mbps. To vedlo k vývoji menších konstrukcí, jako jsou miniaturizované konektory a USB flash disky. Menší provedení umožnilo větší přenosnost a pohodlí.
USB 3.0 a další
USB 3.0 bylo představeno v listopadu 2008 s maximální přenosovou rychlostí 5 Gbps. To bylo významné zlepšení oproti USB 2.0 a umožnilo rychlejší přenos dat. Později byly představeny USB 3.1 a USB 3.2 s ještě vyššími přenosovými rychlostmi.
V průběhu let byly provedeny úpravy konstrukce USB, přičemž součástí balení jsou oznámení o změnách a důležitá oznámení o technických změnách (ECN). Vyvinuly se také kabely USB se zavedením mezičipových kabelů, které umožňují komunikaci mezi zařízeními bez nutnosti samostatného připojení USB.
USB také přidalo podporu vyhrazených nabíječek, které umožňují rychlejší nabíjení zařízení. USB se stalo globálním standardem a po celém světě se prodaly miliardy zařízení. Změnil způsob, jakým se připojujeme a komunikujeme s našimi zařízeními, a neustále se vyvíjí, aby vyhovoval potřebám moderního světa.
Typy USB konektorů
Úvod
USB konektory jsou nezbytnou součástí systému USB a poskytují prostředky pro připojení USB zařízení k počítači nebo jinému zařízení. Existuje několik různých typů konektorů USB, z nichž každý má svou vlastní specifickou konfiguraci a označení.
Typy USB zástrčky a konektoru
Zástrčka USB je konektor typu samec, který se obvykle nachází na kabelech USB, zatímco konektor USB je zásuvka typu samice na zařízeních USB. Existuje několik různých typů zástrček a konektorů USB, včetně:
- Typ A: Toto je nejběžnější typ konektoru USB, který se obvykle nachází na zařízeních USB, jako jsou klávesnice, paměťové karty a zařízení AVR. Ta je na druhém konci zakončena konektorem typu A, který se zapojuje do USB portu počítače nebo jiného zařízení.
- Typ B: Tento typ zástrčky USB se obvykle nachází na zařízeních USB, která vyžadují více energie, než může poskytnout konektor typu A, jako jsou tiskárny a skenery. Ta je na druhém konci zakončena konektorem typu B, který se zapojuje do USB portu počítače nebo jiného zařízení.
- Mini-USB: Tento typ zástrčky USB je menší verzí zástrčky typu B a obvykle se vyskytuje u digitálních fotoaparátů a dalších malých zařízení. Na druhém konci je zakončena konektorem typu A nebo typu B, který se zapojuje do USB portu počítače nebo jiného zařízení.
- Micro-USB: Tento typ zástrčky USB je ještě menší než zástrčka Mini-USB a obvykle se vyskytuje na novějších zařízeních, jako jsou chytré telefony a tablety. Na druhém konci je zakončena konektorem typu A nebo typu B, který se zapojuje do USB portu počítače nebo jiného zařízení.
- USB Type-C: Jedná se o nejnovější typ USB konektoru a stává se stále více všudypřítomným. Jedná se o rotačně symetrický konektor, který lze zasunout oběma směry, což usnadňuje použití. Vyznačuje se také velkým množstvím kolíků a stínění, díky čemuž je robustnější a dokáže pracovat v drsných prostředích. Na druhém konci je zakončena konektorem typu A nebo typu B, který se zapojuje do USB portu počítače nebo jiného zařízení.
Vlastnosti USB konektoru
Konektory USB mají několik funkcí, které jsou navrženy tak, aby se snáze používaly a byly spolehlivější. Tyto zahrnují:
- Polarizace: Zástrčky a konektory USB jsou nominálně zasunuty ve specifické orientaci, aby nedošlo k záměně a zajistilo se, že jsou připojeny správné linky.
- Lisovaný reliéf: Kabely USB jsou často lisovány s plastovým překrytím, které poskytuje reliéf a potenciálně zvyšuje robustnost kabelu.
- Kovové pouzdro: Konektory USB mají často kovový obal, který poskytuje stínění a pomáhá udržet obvod neporušený.
- Modrá barva: Konektory USB 3.0 jsou často zbarveny modře, což označuje jejich vyšší přenosovou rychlost a kompatibilitu se zařízeními USB 2.0.
Pochopení přenosových rychlostí USB
USB generace a rychlosti
USB prošlo od svého prvního vydání několika iteracemi a každá verze má svou vlastní přenosovou rychlost. Hlavní porty USB na moderních přenosných počítačích a zařízeních jsou USB 2.0, USB 3.0 a USB 3.1. Zde jsou přenosové rychlosti pro každou generaci:
- USB 1.0: 1.5 megabitů za sekundu (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabitů za sekundu (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (dříve známé jako USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gb / s
Je důležité si uvědomit, že přenosové rychlosti jsou omezeny nejpomalejším zařízením připojeným k portu USB. Pokud tedy máte zařízení USB 3.0 připojené k portu USB 2.0, bude přenosová rychlost omezena na 480 Mbps.
USB kabely a přenosové rychlosti
Typ USB kabelu, který používáte, může také ovlivnit přenosovou rychlost. Kabely USB jsou definovány svou schopností přenášet data a napájení. Zde jsou běžné kabely USB a jejich definované přenosové rychlosti:
- Kabely USB 1.0/1.1: Mohou přenášet data rychlostí až 12 Mb/s
- Kabely USB 2.0: Mohou přenášet data rychlostí až 480 Mb/s
- Kabely USB 3.x: Mohou přenášet data rychlostí až 10 Gb/s
USB Superspeed a Superspeed+
USB 3.0 byla první verze, která zavedla „superrychlostní“ přenosové rychlosti 5 Gbps. Pozdější verze USB 3.0, známé jako USB 3.1 Gen 2, zavedly přenosové rychlosti „Superspeed+“ 10 Gb/s. To znamená, že USB 3.1 Gen 2 zdvojnásobuje přenosovou rychlost než USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, představené na fóru USB Implementers Forum v září 2017, rozlišuje dvě přenosové rychlosti:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (dříve známé jako USB 3.0 a USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (dříve známé jako USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) a rychlosti nabíjení
USB má také specifikaci nazvanou USB Power Delivery (PD), která umožňuje rychlejší nabíjení a přenos energie. USB PD může dodat až 100 wattů energie, což je více než dost pro nabíjení notebooku. USB PD převládá u novějších notebooků a zařízení a můžete jej identifikovat vyhledáním loga USB PD.
Identifikace přenosových rychlostí USB
Znalost různých přenosových rychlostí USB vám může pomoci identifikovat a diagnostikovat potenciální problémy s vašimi zařízeními. Zde je několik způsobů, jak identifikovat přenosové rychlosti USB:
- Na svém zařízení nebo kabelu vyhledejte logo USB. Logo bude indikovat generaci a rychlost USB.
- Zkontrolujte specifikace vašeho zařízení. Ve specifikacích by měla být uvedena verze USB a přenosová rychlost.
- Věnujte nějaký čas přesouvání souborů mezi zařízeními. To vám dá představu o přenosové rychlosti, kterou můžete očekávat.
Pochopení přenosových rychlostí USB může být komplikované, ale je důležité, abyste byli srozumitelní, pokud jste uvízli v pojmenování maxim vašich zařízení. Využitím nejnovějších technologií USB můžete dosáhnout vyšších přenosových rychlostí a získat vyšší efektivitu.
Power
USB napájení (PD)
USB Power Delivery (PD) je technologie typu request-and-delivery založená na určitých USB konektorech a kabelech, která poskytuje vyšší výkon a možnosti nabíjení. PD je standard, který umožňuje výkon až 100W, což je dostačující pro nabití notebooku. PD podporují některá zařízení a notebooky Android a také některé značky USB nabíječek.
USB nabíjení
USB nabíjení je funkce, která umožňuje nabíjení USB zařízení přes USB port. USB nabíjení podporuje většina USB zařízení, včetně smartphonů, tabletů a fotoaparátů. USB nabíjení lze provést pomocí USB kabelu připojeného k nabíječce nebo počítači.
USB nástroje a testovací laboratoře
Nástroje USB a testovací laboratoře jsou prostředky, které mohou vývojáři použít k testování svých produktů USB na shodu se specifikací USB. USB-IF poskytuje knihovnu dokumentů, vyhledávání produktů a kontaktní informace pro testování shody s USB.
Proprietární nabíjení USB
Proprietární nabíjení USB je varianta nabíjení USB, která byla vyvinuta některými společnostmi, jako je Berg Electronics, dceřiná společnost NCR, a Microsoft. Tato metoda nabíjení využívá proprietární konektor a nabíjecí protokol, který není schválen USB-IF.
USB licence a patenty
USB-IF vlastní patenty související s technologií USB a účtuje licenční poplatek výrobcům, kteří chtějí používat logo USB a ID dodavatele. USB-IF také licencuje standard PoweredUSB, což je proprietární standard nabíjení a přenosu dat vyvinutý společností USB-IF. U produktů PoweredUSB je vyžadováno testování shody s USB.
Soulad s USB a tiskové zprávy
Testování shody s USB je vyžadováno pro všechny produkty USB, včetně těch, které používají patentované metody nabíjení. USB-IF vydává tiskové zprávy a poskytuje zdroje pro členy a implementátory specifikace USB. USB-IF také poskytuje logo a ID dodavatele pro kompatibilní USB produkty.
Pochopení kompatibility verzí USB
Proč je důležitá kompatibilita verze USB?
Při pokusu o využití zařízení USB je důležité zvážit kompatibilitu verze USB zařízení a portu, do kterého bude připojeno. Pokud USB verze zařízení a port nejsou kompatibilní, zařízení nemusí běžet nebo běžet nižší rychlostí, než je požadováno. To znamená, že zařízení nebude schopno plnit svůj plný potenciál.
Jaké jsou různé verze USB?
Verze USB zahrnují USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 a USB 3.2. Verze USB je určena přenosovými rychlostmi, výstupním výkonem a fyzickými konektory.
Jaký je největší problém s kompatibilitou verzí USB?
Největší problém s kompatibilitou verzí USB je ten, že konektory USB se postupem času změnily, i když z dobrých důvodů. To znamená, že i když počítač nebo hostitelské zařízení podporuje určitou verzi USB, fyzický port nemusí odpovídat správnému typu konektoru zařízení.
Jak se můžete ujistit, že jsou vaše zařízení USB kompatibilní?
Abyste se ujistili, že jsou vaše zařízení USB kompatibilní, musíte vzít v úvahu následující proměnné:
- USB verze zařízení a portu
- Typ USB konektoru (Typ-A, Type-B, Type-C atd.)
- přenosové rychlosti USB
- Výkonový výstup USB portu
- Požadované schopnosti zařízení USB
- Nejvyšší kapacita USB portu
- Typ USB zařízení (flash disk, pevný disk, nabíjecí zařízení atd.)
Pomocí tabulky kompatibility můžete zjistit, které verze USB a zástrčky jsou vzájemně kompatibilní.
Co znamená kompatibilita verze USB pro přenosovou rychlost?
Kompatibilita verze USB znamená, že přenosová rychlost zařízení bude omezena na nejnižší verzi USB obou komponent. Pokud je například zařízení USB 3.0 připojeno k portu USB 2.0, přenosová rychlost bude omezena na přenosové rychlosti USB 2.0.
Zařízení USB
Úvod do USB zařízení
Zařízení USB jsou externí periferní zařízení určená k připojení k počítači pomocí konektorů USB. Nabízejí rychlé a snadné řešení pro rozšíření funkčnosti a výkonu počítače. USB zařízení přicházejí v různých tvarech a velikostech a jejich počet se každým rokem zvyšuje. V dnešní době jsou USB zařízení nezbytnou součástí moderní výpočetní techniky a je těžké si bez nich představit počítač.
Příklady USB zařízení
Zde je několik příkladů zařízení USB:
- USB disk: Malé zařízení, které obsahuje flash paměť pro ukládání dat. Je to moderní alternativa ke staré disketě.
- Joystick/Gamepad: Zařízení používané pro hraní her na počítači. Nabízí spoustu tlačítek a rychlé reakční časy.
- Náhlavní souprava: Zařízení používané pro poslech zvuku a nahrávání vokálů. Je to oblíbená volba pro podcasting nebo poskytování rozhovorů.
- iPod/MP3 přehrávače: Zařízení používané pro ukládání a přehrávání hudby. Může se naplnit tisíci skladeb a lze jej připojit k počítači pro synchronizaci.
- Klávesnice: Zařízení používané pro zadávání čísel a textu. Je to dobrá alternativa ke klávesnici plné velikosti.
- Jump/Thumb Drive: Malé zařízení, které obsahuje flash paměť pro ukládání dat. Je to moderní alternativa ke staré disketě.
- Zvuková karta/reproduktory: Zařízení používané pro přehrávání zvuku. Nabízí lepší kvalitu zvuku než vestavěné reproduktory počítače.
- Webová kamera: Zařízení používané pro nahrávání videa a pořizování snímků. Je to oblíbená volba pro videokonference a streamování.
- Tiskárny: Zařízení používané pro tisk textů a obrázků. Nabízí různé způsoby tisku, jako je inkoustový, laserový nebo termální.
Zařízení USB OTG
USB On-The-Go (OTG) je funkce, kterou nabízejí některá zařízení USB. Umožňuje zařízení fungovat jako hostitel a komunikovat s jinými zařízeními USB. Zde je několik příkladů zařízení USB OTG:
- Mobilní telefon: Zařízení, které nabízí funkci USB OTG. Lze jej použít pro připojení USB periferií, jako je klávesnice nebo myš.
- Kamera: Zařízení, které nabízí funkci USB OTG. Lze jej použít pro připojení USB flash disku pro ukládání obrázků a videí.
- Skener: Zařízení, které nabízí funkci USB OTG. Lze jej použít pro převod naskenovaných dokumentů nebo obrázků do digitálních souborů.
Vyhledání portů USB na vašich zařízeních
Typické umístění portů USB
Porty USB jsou jako hromadná kabelová rozhraní, která umožňují vzájemné propojení moderní osobní a spotřební elektroniky. Lze je nalézt na různých místech vašich zařízení, včetně:
- Stolní počítače: obvykle umístěné na zadní straně věže
- Notebooky: obvykle se nacházejí na bocích nebo na zadní straně zařízení
- Tablety a smartphony: další porty USB mohou být umístěny na nabíjecích blocích nebo stojanech
Jak funguje výčet USB
Když připojíte zařízení USB k počítači, proces zvaný enumerace přiřadí zařízení jedinečnou adresu a zahájí proces jeho identifikace. Tomu se říká výčet. Počítač pak zjistí, o jaký typ zařízení se jedná, a přiřadí mu příslušný ovladač k ovládání. Pokud například připojíte myš, počítač odešle zařízení malé příkazy a požádá ho, aby odeslalo zpět informace o svých parametrech. Jakmile počítač ověří, že se jedná o myš, přiřadí příslušný ovladač k jeho ovládání.
Rychlosti USB a šířka pásma
USB 2.0 je nejběžnějším typem USB portu s maximální rychlostí 480 Mbps. USB 3.0 a 3.1 jsou rychlejší, s rychlostí až 5 a 10 gigabitů za sekundu. Rychlost USB portu však není zaručena, protože je rozdělena mezi všechna připojená zařízení. Hostitelský počítač řídí tok dat tak, že je rozděluje do snímků, přičemž každý nový snímek začíná v novém časovém úseku. Tím je zajištěno, že každé zařízení má dostatek prostoru pro odesílání a přijímání dat.
Sledování vašich USB zařízení
Se spoustou USB zařízení, ze kterých si můžete vybrat, může být těžké sledovat, které z nich je které. Mnoho výrobců jasně označuje svá zařízení logy nebo štítky, ale pokud máte hodně zařízení, může být stále obtížné určit, které je které. Chcete-li s tím pomoci, můžete pomocí správce USB otevřít seznam všech nainstalovaných zařízení USB a určit, které chcete použít. Jednoduše klikněte na zařízení, které chcete použít, a bude přiřazeno k příslušnému portu.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Takže tady to máte, vše, co potřebujete vědět o USB. Jedná se o protokol, který umožňuje připojení a komunikaci s celou řadou zařízení a existuje již téměř 25 let.
Změnilo to způsob, jakým se připojujeme a používáme počítače, a zůstalo to tady. Nebojte se tedy ponořit a namočit si nohy! Není to tak děsivé, jak to zní!
Jsem Joost Nusselder, zakladatel společnosti Neaera a obsahový marketér, táta a rád zkouším nové vybavení s kytarou v srdci mé vášně a společně se svým týmem tvořím od roku 2020 podrobné články na blogu. pomoci věrným čtenářům s nahráváním a kytarovými tipy.
