Kas USB pole lihtsalt universaalne standard seadmete ühendamiseks? No mitte päris.
Universal Serial Bus (USB) on tööstusstandard, mis töötati välja 1990. aastate keskel, kasutades ühenduse loomiseks siinis olevaid sideprotokolle. Selle eesmärk oli standardiseerida arvutite välisseadmete (sh klaviatuurid ja printerid) ühendamist personaalarvutitega nii sidepidamiseks kui ka elektritoiteks.
Aga kuidas see seda teeb? Ja miks me seda vajame? Vaatame tehnoloogiat ja saame teada.
Universal Serial Bus (USB) tähenduse mõistmine
Seadmete standardühendus
USB on standardne ühendus, mis võimaldab seadmetel ühendada arvuti või muude seadmetega. Selle eesmärk on parandada paljude seadmete ühenduvust ja võimaldada neil omavahel suhelda. USB-d kasutatakse tööstuses laialdaselt ja see on eelistatud meetod seadmete ühendamiseks personaalarvutitega.
USB-seadmete protokollide loomine
USB loob seadmete jaoks üksteisega suhtlemiseks protokollid. See võimaldab seadmetel nõuda ja vastu võtta andmeid suurtes kogustes. Näiteks võib klaviatuur saata arvutile kirja sisestamise päringu ja arvuti saadab tähe selle kuvamiseks klaviatuurile tagasi.
Erinevate seadmete ühendamine
USB-ga saab ühendada mitmesuguseid seadmeid, sealhulgas meediumiseadmeid, nagu kõvakettad ja mälupulgad. See on ette nähtud ka seadmete spontaanse konfigureerimise võimaldamiseks. See tähendab, et kui seade on ühendatud, saab arvuti selle automaatselt avastada ja konfigureerida, ilma et oleks vaja seda taaskäivitada.
USB füüsiline struktuur
USB koosneb lamedast ristkülikukujulisest pesa mis sisestatakse arvuti või jaoturi porti. USB-pistikuid on erinevat tüüpi, sealhulgas ruudukujulised ja kaldus välised pistikud. Ülesvoolu pistik on tavaliselt eemaldatav ja selle ühendamiseks arvuti või jaoturiga kasutatakse kaablit.
USB pinge ja maksimaalne ribalaius
Viimase põlvkonna USB toetab maksimaalset pinget 5 volti ja maksimaalset ribalaiust 10 Gbps. USB struktuur sisaldab järgmisi liideseid:
- Hostikontrolleri draiver (HCD)
- Hostikontrolleri draiveri liides (HCDI)
- USB-seade
- USB-jaotur
Ribalaiuse haldamine ja klientide nõuete täitmine
USB-protokoll haldab seadmete vahelist ühendust ja haldab ribalaiust, et tagada andmete võimalikult kiire edastamine. Saadaolev ribalaius sõltub USB-seadme tehnilistest kirjeldustest. USB-tarkvara haldab ja juhib andmevoogu ning teostab sidet USB peidetud osade vahel.
Andmeedastuse hõlbustamine USB-torude abil
USB koosneb torudest, mis hõlbustavad andmete edastamist seadmete vahel. Toru on loogiline kanal, mida kasutatakse andmete edastamiseks tarkvara ja riistvara vahel. USB-torusid kasutatakse andmete edastamiseks seadmete ja tarkvara vahel.
USB areng: lihtsast ühenduvusest globaalse standardini
USB esimesed päevad
USB-seadmed töötati algselt välja paljude välisseadmetega arvuti seadistamiseks. Algusaegadel oli USB-l kaks peamist tüüpi: paralleelne ja jada. USB-i väljatöötamine algas 1994. aastal, eesmärgiga muuta arvutite ühendamine paljude seadmetega põhimõtteliselt lihtsamaks.
Paralleel- ja jadaühendusi vaevavad adresseerimise ja kasutatavusega seotud probleemid lihtsustati USB-ga, kuna see võimaldas ühendatud seadmete tarkvara konfigureerimist, võimaldades suuremat plug and play -funktsiooni. Ajay Bhatt ja tema meeskond töötasid Inteli toodetud USB-d toetavate integraallülituste kallal. Esimesed USB-liidesed müüdi ülemaailmselt 1996. aasta jaanuaris.
USB 1.0 ja 1.1
USB varaseim versioon võeti laialdaselt kasutusele ja selle tulemusel määras Microsoft USB arvutite standardseks ühendusmeetodiks. USB 1.0 ja 1.1 spetsifikatsioonid lubasid väikese ribalaiusega ühendusi maksimaalse edastuskiirusega 12 Mbps. See oli märkimisväärne edasiminek võrreldes paralleel- ja jadaühendustega.
1998. aasta augustis ilmusid esimesed USB 1.1 seadmed, mis vastasid uuele standardile. Disaini takistas aga välisseadmete käsitlemine ühenduspesaga, mida tunti A-pistikuga, ühendatud. See viis B-pistiku väljatöötamiseni, mis võimaldas paindlikumat ühendust välisseadmetega.
USB 2.0
2000. aasta aprillis võeti kasutusele USB 2.0, lisades toe suurema ribalaiusega ühendustele maksimaalse edastuskiirusega 480 Mbps. See tõi kaasa väiksemate kujunduste, nagu miniatuursed pistikud ja USB-mälupulgad, väljatöötamise. Väiksemad kujundused võimaldasid suuremat kaasaskantavust ja mugavust.
USB 3.0 ja muud
USB 3.0 võeti kasutusele 2008. aasta novembris, maksimaalne edastuskiirus on 5 Gbps. See oli märkimisväärne edasiminek võrreldes USB 2.0-ga ja võimaldas kiiremat andmeedastuskiirust. Hiljem tutvustati USB 3.1 ja USB 3.2 veelgi suurema edastuskiirusega.
USB tehnilisi muudatusi on aastate jooksul tehtud, muudatuste teatised ja olulised tehniliste muudatuste teatised (ECN) on pakendis. USB-kaablid on samuti arenenud, kasutusele on võetud kiipidevahelised kaablid, mis võimaldavad seadmete vahel suhelda, ilma et oleks vaja eraldi USB-ühendust.
USB on lisanud ka spetsiaalsete laadijate toe, mis võimaldab seadmeid kiiremini laadida. USB-st on saanud ülemaailmne standard, maailmas müüakse miljardeid seadmeid. See on muutnud pöörde viisi, kuidas me oma seadmeid ühendame ja nendega suhtleme, ning see areneb jätkuvalt, et vastata kaasaegse maailma vajadustele.
USB-pistiku tüübid
Sissejuhatus
USB-pistikud on USB-süsteemi oluline osa, mis võimaldab ühendada USB-seadmeid arvuti või muu seadmega. USB-pistikuid on mitut tüüpi, millest igaühel on oma konkreetne konfiguratsioon ja tähistus.
USB-pistiku ja pistiku tüübid
USB-pistik on tavaliselt USB-kaablites leiduv isane pistik, samas kui USB-pistik on USB-seadmete emane pistik. USB-pistikuid ja -pistikuid on mitut tüüpi, sealhulgas:
- Tüüp A: see on kõige levinum USB-pistiku tüüp, mida leidub tavaliselt USB-seadmetes, nagu klaviatuurid, mälupulgad ja AVR-seadmed. See on teises otsas A-tüüpi pistikuga, mis ühendatakse arvuti või muu seadme USB-porti.
- Tüüp B: seda tüüpi USB-pistikut leidub tavaliselt USB-seadmetes, mis nõuavad rohkem energiat, kui A-tüüpi pistik suudab pakkuda (nt printerid ja skannerid). See on teises otsas B-tüüpi pistikuga, mis ühendatakse arvuti või muu seadme USB-porti.
- Mini-USB: seda tüüpi USB-pistik on B-tüüpi pistiku väiksem versioon ja seda leidub tavaliselt digikaamerates ja muudes väikestes seadmetes. See on teises otsas A- või B-tüüpi pistikuga, mis ühendatakse arvuti või muu seadme USB-porti.
- Mikro-USB: seda tüüpi USB-pistik on isegi väiksem kui mini-USB-pistik ja seda leidub tavaliselt uuemates seadmetes, nagu nutitelefonid ja tahvelarvutid. See on teises otsas A- või B-tüüpi pistikuga, mis ühendatakse arvuti või muu seadme USB-porti.
- C-tüüpi USB: see on uusim USB-pistiku tüüp ja muutub üha levinumaks. See on pöörlevalt sümmeetriline pistik, mida saab sisestada mõlemal viisil, muutes selle kasutamise lihtsamaks. Sellel on ka palju tihvte ja varjestusi, mis muudavad selle vastupidavamaks ja võimeliseks töötama karmides keskkondades. See on teises otsas A- või B-tüüpi pistikuga, mis ühendatakse arvuti või muu seadme USB-porti.
USB-pistiku omadused
USB-pistikutel on mitmeid funktsioone, mis on loodud nende hõlpsamaks kasutamiseks ja töökindlamaks muutmiseks. Need sisaldavad:
- Polarisatsioon: USB-pistikud ja konnektorid sisestatakse nominaalselt kindlas suunas, et vältida segadust ja tagada õigete liinide ühendamine.
- Vormitud reljeef: USB-kaablid on sageli vormitud plastikust kattega, mis pakub leevendust ja suurendab kaabli vastupidavust.
- Metallist kest: USB-pistikutel on sageli metallist kest, mis tagab varjestuse ja aitab hoida vooluringi puutumatuna.
- Sinine värv: USB 3.0 pistikud värvitakse sageli siniseks, et tähistada nende suuremat edastuskiirust ja ühilduvust USB 2.0 seadmetega.
USB-edastuskiiruste mõistmine
USB põlvkonnad ja kiirused
USB-d on alates selle esmakordsest ilmumisest läbi teinud mitu iteratsiooni ja igal versioonil on oma edastuskiirus. Kaasaegsete sülearvutite ja seadmete peamised USB-pordid on USB 2.0, USB 3.0 ja USB 3.1. Siin on iga põlvkonna edastuskiirused:
- USB 1.0: 1.5 megabitti sekundis (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabitti sekundis (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (varem tuntud kui USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Oluline on märkida, et edastuskiirust piirab kõige aeglasem USB-porti ühendatud seade. Nii et kui teil on USB 3.0 porti ühendatud USB 2.0 seade, on edastuskiirus piiratud 480 Mbps-ga.
USB-kaablid ja edastuskiirused
Kasutatava USB-kaabli tüüp võib samuti mõjutada edastuskiirust. USB-kaablid on määratletud nende andmete ja toite edastamise võime järgi. Siin on levinumad USB-kaablid ja nende määratletud edastuskiirused:
- USB 1.0/1.1 kaablid: suudab andmeid edastada kuni 12 Mbps
- USB 2.0 kaablid: saab edastada andmeid kuni 480 Mbps
- USB 3.x kaablid: saab edastada andmeid kuni 10 Gbps
USB Superspeed ja Superspeed+
USB 3.0 oli esimene versioon, mis tutvustas "Superspeed" edastuskiirust 5 Gbps. USB 3.0 hilisemates versioonides, mida tuntakse kui USB 3.1 Gen 2, võeti kasutusele Superspeed+ edastuskiirus 10 Gbps. See tähendab, et USB 3.1 Gen 2 kahekordistab USB 3.1 Gen 1 edastuskiirust.
3.2. aasta septembris USB rakendajate foorumil avalikustatud USB 2017 tuvastab kaks edastuskiirust.
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (varem tuntud kui USB 3.0 ja USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (varem tuntud kui USB 3.1 Gen 2)
USB-toiteallikas (PD) ja laadimiskiirused
USB-l on ka spetsifikatsioon nimega USB Power Delivery (PD), mis võimaldab kiiremat laadimiskiirust ja jõuülekannet. USB PD suudab pakkuda kuni 100 vatti võimsust, mis on sülearvuti laadimiseks enam kui piisav. USB PD on levinud uuemates sülearvutites ja seadmetes ning saate selle tuvastada USB PD logo järgi.
USB-edastuskiiruste tuvastamine
Erinevate USB-edastuskiiruste tundmine aitab teil tuvastada ja diagnoosida seadmetega seotud võimalikke probleeme. Siin on mõned viisid USB-edastuskiiruse tuvastamiseks.
- Otsige oma seadmelt või kaablilt üles USB-logo. Logo näitab USB generatsiooni ja kiirust.
- Kontrollige oma seadme tehnilisi andmeid. Tehnilistes andmetes tuleks märkida USB versioon ja edastuskiirus.
- Veetke aega failide teisaldamiseks seadmete vahel. See annab teile ettekujutuse oodatavast edastuskiirusest.
USB-edastuskiiruste mõistmine võib olla keeruline, kuid on oluline, et see oleks arusaadav, kui jääte oma seadmete maksimumkiiruste nimetamisega jänni. Kasutades uusimaid USB-tehnoloogiaid, saate saavutada suurema edastuskiiruse ja suurendada tõhusust.
võim
USB-toiteallikas (PD)
USB Power Delivery (PD) on teatud USB-pistikutel ja kaablitel põhinev päringu ja kohaletoimetamise tehnoloogia, mis tagab suurema jõudluse ja laadimisvõimalused. PD on standard, mis võimaldab kuni 100W võimsust, millest piisab sülearvuti laadimiseks. PD-d toetavad teatud Android-seadmed ja sülearvutid, aga ka mõned USB-laadijate kaubamärgid.
USB laadimine
USB-laadimine on funktsioon, mis võimaldab USB-seadmeid USB-pordi kaudu laadida. USB-laadimist toetavad enamik USB-seadmeid, sealhulgas nutitelefonid, tahvelarvutid ja kaamerad. USB-laadimist saab teha laadija või arvutiga ühendatud USB-kaabli kaudu.
USB-tööriistad ja katselaborid
USB-tööriistad ja katselaborid on ressursid, mida arendajad saavad kasutada oma USB-toodete USB-spetsifikatsioonidele vastavuse testimiseks. USB-IF pakub dokumenditeeki, tooteotsingut ja kontaktteavet USB-vastavuse testimiseks.
USB patenteeritud laadimine
USB-varaline laadimine on USB-laadimise variant, mille on välja töötanud teatud ettevõtted, nagu NCR-i tütarettevõte Berg Electronics ja Microsoft. See laadimismeetod kasutab patenteeritud pistikut ja laadimisprotokolli, mida USB-IF ei toeta.
USB-litsents ja patendid
USB-IF omab USB-tehnoloogiaga seotud patente ja nõuab litsentsitasu tootjatelt, kes soovivad kasutada USB-logo ja müüja ID-d. USB-IF litsentsib ka PoweredUSB standardit, mis on USB-IF poolt välja töötatud patenteeritud laadimis- ja andmeedastusstandard. PoweredUSB-toodete puhul on nõutav USB-vastavuse testimine.
USB-vastavus ja pressiteated
USB-vastavuse testimine on nõutav kõigi USB-toodete puhul, sealhulgas nende puhul, mis kasutavad patenteeritud laadimismeetodeid. USB-IF annab välja pressiteateid ja pakub ressursse USB spetsifikatsiooni liikmetele ja rakendajatele. USB-IF pakub ühilduvatele USB-toodetele ka logo ja müüja ID-d.
USB-versiooni ühilduvuse mõistmine
Miks on USB-versiooni ühilduvus oluline?
USB-seadmete kasutamisel on oluline arvestada seadme USB-versiooni ja pordiga, kuhu see ühendatakse. Kui seadme USB-versioon ja port ei ühildu, ei pruugi seade töötada või töötada soovitud kiirusega. See tähendab, et seade ei suuda oma täit potentsiaali töötada.
Millised on erinevad USB-versioonid?
USB versioonid hõlmavad USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 ja USB 3.2. USB-versiooni määravad edastuskiirused, väljundvõimsus ja füüsilised pistikud.
Mis on USB-versiooni ühilduvuse suurim probleem?
Suurim probleem USB-versiooni ühilduvusega on see, et USB-pistikud on aja jooksul muutunud, ehkki mõjuvatel põhjustel. See tähendab, et isegi kui arvuti või hostseade toetab teatud USB-versiooni, ei pruugi füüsiline port olla seadme pistikuga sobivat tüüpi.
Kuidas saate veenduda, et teie USB-seadmed on ühilduvad?
Veendumaks, et teie USB-seadmed on ühilduvad, peate arvestama järgmiste muutujatega.
- Seadme ja pordi USB-versioon
- USB-pistiku tüüp (tüüp A, tüüp B, tüüp C jne)
- USB edastuskiirused
- USB-pordi väljundvõimsus
- USB-seadme soovitud võimalused
- USB-pordi suurim võimekus
- USB-seadme tüüp (mälupulk, kõvaketas, laadimisseade jne)
Ühilduvustabeli abil saate teada, millised USB-versioonid ja pistikud omavahel ühilduvad.
Mida tähendab USB-versiooni ühilduvus edastuskiiruse jaoks?
USB-versiooni ühilduvus tähendab, et seadme edastuskiirus on piiratud kahe komponendi väikseima USB-versiooniga. Näiteks kui USB 3.0 seade on ühendatud USB 2.0 porti, on edastuskiirus piiratud USB 2.0 edastuskiirustega.
USB-seadmed
Sissejuhatus USB-seadmetesse
USB-seadmed on välised välisseadmed, mis on mõeldud USB-pistikute kaudu arvutiga ühendamiseks. Need pakuvad kiiret ja lihtsat lahendust arvuti funktsionaalsuse ja võimsuse laiendamiseks. USB-seadmeid on erineva kuju ja suurusega ning nende arv kasvab iga aastaga. Tänapäeval on USB-seadmed tänapäevase andmetöötluse oluline osa ja ilma nendeta on arvutit raske ette kujutada.
USB-seadmete näited
Siin on mõned näited USB-seadmetest:
- USB-ketas: väike seade, mis sisaldab välkmälu andmete salvestamiseks. See on kaasaegne alternatiiv vanale disketile.
- Juhtkang/mängupult: seade, mida kasutatakse arvutis mängude mängimiseks. See pakub palju nuppe ja kiiret reaktsiooniaega.
- Peakomplekt: seade, mida kasutatakse heli kuulamiseks ja vokaali salvestamiseks. See on populaarne valik taskuhäälingusaadete edastamiseks või intervjuude andmiseks.
- iPod/MP3-mängijad: seade, mida kasutatakse muusika salvestamiseks ja esitamiseks. See võib täituda tuhandete lugudega ja selle saab sünkroonimiseks arvutiga ühendada.
- Klaviatuur: seade, mida kasutatakse numbrite ja teksti sisestamiseks. See on hea alternatiiv täissuuruses klaviatuurile.
- Jump/thumb Drive: väike seade, mis sisaldab andmete salvestamiseks välkmälu. See on kaasaegne alternatiiv vanale disketile.
- Helikaart/kõlarid: seade, mida kasutatakse heli esitamiseks. See pakub paremat helikvaliteeti kui arvuti sisseehitatud kõlarid.
- Veebikaamera: seade, mida kasutatakse video salvestamiseks ja pildistamiseks. See on populaarne valik videokonverentside ja voogesituse jaoks.
- Printerid: seade, mida kasutatakse tekstide ja piltide printimiseks. See pakub erinevaid printimisviise, näiteks tindiprinterit, laserit või termilist printimist.
USB OTG seadmed
USB On-The-Go (OTG) on funktsioon, mida mõned USB-seadmed pakuvad. See võimaldab seadmel tegutseda hostina ja suhelda teiste USB-seadmetega. Siin on mõned näited USB OTG-seadmetest:
- Mobiiltelefon: seade, mis pakub USB OTG-funktsiooni. Seda saab kasutada USB-välisseadmete, näiteks klaviatuuri või hiire ühendamiseks.
- Kaamera: seade, mis pakub USB OTG-funktsiooni. Seda saab kasutada USB-mälupulga ühendamiseks piltide ja videote salvestamiseks.
- Skanner: seade, mis pakub USB OTG-funktsiooni. Seda saab kasutada skaneeritud dokumentide või piltide teisendamiseks digitaalfailideks.
Seadmete USB-portide leidmine
USB-portide tüüpilised asukohad
USB-pordid on nagu hulgikaabliliidesed, mis võimaldavad kaasaegsel isiklikul ja olmeelektroonikal omavahel ühendada. Neid võib teie seadmetes leida erinevatest kohtadest, sealhulgas:
- Lauaarvutid: tavaliselt asuvad torni tagaküljel
- Sülearvutid: asuvad tavaliselt seadme külgedel või tagaküljel
- Tahvelarvutid ja nutitelefonid: täiendavad USB-pordid võivad asuda laadimisplokkidel või alustel
Kuidas USB loendus toimib
Kui ühendate USB-seadme arvutiga, määrab protsess, mida nimetatakse loendamiseks, seadmele kordumatu aadressi ja alustab selle tuvastamise protsessi. Seda nimetatakse loendamiseks. Seejärel selgitab arvuti välja, mis tüüpi seadmega on tegemist ja määrab selle juhtimiseks sobiva draiveri. Näiteks kui ühendate hiire, saadab arvuti seadmele väikseid käske, paludes sellel saata tagasi teavet oma parameetrite kohta. Kui arvuti on kontrollinud, et seade on hiir, määrab see selle juhtimiseks sobiva draiveri.
USB kiirused ja ribalaius
USB 2.0 on kõige levinum USB-pordi tüüp, mille maksimaalne kiirus on 480 Mbps. USB 3.0 ja 3.1 on kiiremad, kiirusega vastavalt kuni 5 ja 10 gigabitti sekundis. USB-pordi kiirus pole aga garanteeritud, kuna see on jagatud kõigi ühendatud seadmete vahel. Hostarvuti juhib andmevoogu, jagades need kaadriteks, kusjuures iga uus kaader algab uuest ajapilust. See tagab, et igale seadmele antakse andmete saatmiseks ja vastuvõtmiseks piisavalt ruumi.
USB-seadmete jälgimine
Kuna valida on paljude USB-seadmete vahel, võib olla raske jälgida, milline neist on kumb. Paljud tootjad märgistavad oma seadmed selgelt logode või siltidega, kuid kui teil on palju seadmeid, võib siiski olla raske kindlaks teha, milline neist on kumb. Selle abistamiseks võite kasutada USB-haldurit, et avada kõigi installitud USB-seadmete loend ja määrata, millist neist soovite kasutada. Lihtsalt klõpsake seadmel, mida soovite kasutada, ja see määratakse sobivale pordile.
Järeldus
Siin on kõik, mida peate USB kohta teadma. See on protokoll, mis võimaldab teil luua ühenduse ja suhelda paljude seadmetega ning see on eksisteerinud peaaegu 25 aastat.
See on muutnud viisi, kuidas me arvutitega ühendame ja kasutame ning see on siin, et jääda. Nii et ärge kartke sukelduda ja jalad märjaks teha! See pole nii hirmutav, kui see kõlab!
Olen Joost Nusselder, Neaera asutaja ja sisuturundaja, isa ja armastan kitarriga uusi seadmeid proovida ning olen koos meeskonnaga loonud põhjalikke ajaveebiartikleid alates 2020. aastast. et aidata lojaalseid lugejaid salvestus- ja kitarrinõuannetega.
