Az USB nem csak egy univerzális szabvány az eszközök csatlakoztatására? Hát nem egészen.
Az Universal Serial Bus (USB) egy ipari szabvány, amelyet az 1990-es évek közepén fejlesztettek ki, kommunikációs protokollokat használva a buszon a csatlakozáshoz. Úgy tervezték, hogy szabványosítsa a számítógép-perifériák (beleértve a billentyűzeteket és a nyomtatókat) személyi számítógépekhez való csatlakoztatását, mind a kommunikáció, mind az elektromos áram ellátása céljából.
De hogyan teszi ezt? És miért van rá szükségünk? Nézzük meg a technológiát, és megtudjuk.
Az univerzális soros busz (USB) jelentésének megértése
Az eszközök szabványos kapcsolata
Az USB egy szabványos csatlakozás, amely lehetővé teszi az eszközök számítógéphez vagy más eszközökhöz való csatlakoztatását. Célja, hogy javítsa az eszközök széles körének csatlakoztathatóságát, és lehetővé tegye számukra, hogy kommunikáljanak egymással. Az USB-t széles körben használják az iparban, és ez az előnyben részesített módszer az eszközök személyi számítógépekhez való csatlakoztatására.
Protokollok létrehozása USB-eszközökhöz
Az USB protokollokat hoz létre az eszközök egymás közötti kommunikációjához. Lehetővé teszi az eszközök számára, hogy nagy mennyiségben kérjenek és fogadjanak adatokat. Például egy billentyűzet kérést küldhet a számítógépnek, hogy írjon be egy betűt, és a számítógép visszaküldi a levelet a billentyűzetnek, hogy megjelenítse azt.
Számos eszköz csatlakoztatása
Az USB eszközök széles skáláját csatlakoztathatja, beleértve a médiaeszközöket, például a merevlemezeket és a flash meghajtókat. Célja továbbá az eszközök spontán konfigurációjának lehetővé tétele. Ez azt jelenti, hogy amikor egy eszköz csatlakoztatva van, a számítógép automatikusan felismeri és konfigurálja azt anélkül, hogy újra kellene indítani.
Az USB fizikai felépítése
Az USB egy lapos, téglalap alakú csatlakozó amely beilleszthető egy számítógép vagy hub portjába. Különféle típusú USB-csatlakozók léteznek, beleértve a négyzet alakú és a ferde külső csatlakozókat is. Az upstream csatlakozó általában eltávolítható, és kábellel csatlakozik a számítógéphez vagy a hubhoz.
USB feszültség és maximális sávszélesség
Az USB legújabb generációja 5 voltos maximális feszültséget és 10 Gbps maximális sávszélességet támogat. Az USB felépítése a következő interfészeket tartalmazza:
- Gazdavezérlő illesztőprogram (HCD)
- Host Controller Driver Interface (HCDI)
- USB Device
- USB Hub
A sávszélesség kezelése és az ügyfelek igényeinek teljesítése
Az USB-protokoll kezeli az eszközök közötti kapcsolatot, és kezeli a sávszélességet, hogy biztosítsa az adatok lehető leggyorsabb átvitelét. A rendelkezésre álló sávszélesség az USB-eszköz műszaki jellemzőitől függ. Az USB szoftver kezeli és vezérli az adatáramlást, és megvalósítja a kommunikációt az USB rejtett részei között.
Adatátvitel megkönnyítése USB-csövekkel
Az USB csövekből áll, amelyek megkönnyítik az adatátvitelt az eszközök között. A cső egy logikai csatorna, amelyet a szoftver és a hardver közötti adatátvitelre használnak. Az USB-csövek az eszközök és a szoftverek közötti adatátvitelre szolgálnak.
Az USB evolúciója: az alapvető csatlakozástól a globális szabványig
Az USB korai napjai
Az USB-eszközöket eredetileg egy számítógép beállítására fejlesztették ki számos perifériával. A kezdeti időkben az USB-nek két alapvető fajtája volt: párhuzamos és soros. Az USB fejlesztése 1994-ben kezdődött, azzal a céllal, hogy alapvetően megkönnyítse a PC-k csatlakoztatását számos eszközhöz.
A párhuzamos és soros kapcsolatokat sújtó címzési és használhatósági problémákat az USB egyszerűsítette, mivel lehetővé tette a csatlakoztatott eszközök szoftveres konfigurálását, ami nagyobb plug and play funkcionalitást tesz lehetővé. Ajay Bhatt és csapata az USB-t támogató integrált áramkörökön dolgozott, amelyeket az Intel gyártott. Az első USB interfészek világszerte 1996 januárjában kerültek értékesítésre.
USB 1.0 és 1.1
Az USB legkorábbi változatát széles körben elfogadták, és ennek eredményeként a Microsoft az USB-t jelölte ki a számítógépek szabványos csatlakozási módjaként. Az USB 1.0 és 1.1 specifikációk kis sávszélességű kapcsolatokat tesznek lehetővé, 12 Mbps maximális átviteli sebességgel. Ez jelentős előrelépést jelentett a párhuzamos és soros kapcsolatokhoz képest.
1998 augusztusában jelentek meg az első USB 1.1-es eszközök, amelyek megfeleltek az új szabványnak. A tervezést azonban hátráltatta, hogy a perifériákat a csatlakozóaljzathoz kötve kezelték, amelyet „A” csatlakozóként ismertek. Ez vezetett a „B” csatlakozó kifejlesztéséhez, amely rugalmasabb kapcsolatot tett lehetővé a perifériákkal.
USB 2.0
2000 áprilisában bemutatták az USB 2.0-t, amely támogatja a nagyobb sávszélességű kapcsolatokat 480 Mbps maximális átviteli sebesség mellett. Ez kisebb kialakítások, például miniatürizált csatlakozók és USB flash meghajtók kifejlesztéséhez vezetett. A kisebb kialakítások nagyobb hordozhatóságot és kényelmet tettek lehetővé.
USB 3.0 és azon túl
Az USB 3.0 2008 novemberében jelent meg, maximális átviteli sebessége 5 Gbps. Ez jelentős előrelépést jelentett az USB 2.0-hoz képest, és gyorsabb adatátviteli sebességet tett lehetővé. Később bevezették az USB 3.1-et és az USB 3.2-t, még nagyobb átviteli sebességgel.
Az USB tervezésében az évek során módosításokat hajtottak végre, a változási figyelmeztetések és a fontos műszaki változtatásokra vonatkozó megjegyzések (ECN) a csomagban találhatók. Az USB-kábelek is fejlődtek, megjelentek az interchip kábelek, amelyek lehetővé teszik az eszközök közötti kommunikációt anélkül, hogy külön USB-kapcsolatra lenne szükség.
Az USB támogatja a dedikált töltőket is, amelyek lehetővé teszik az eszközök gyorsabb töltését. Az USB globális szabvánnyá vált, világszerte több milliárd eszközt adnak el. Forradalmasította az eszközeinkkel való kapcsolódást és kommunikációt, és folyamatosan fejlődik, hogy megfeleljen a modern világ igényeinek.
USB-csatlakozók típusai
Bevezetés
Az USB-csatlakozók az USB-rendszer lényeges részét képezik, lehetővé téve az USB-eszközök számítógéphez vagy más eszközhöz történő csatlakoztatását. Számos különböző típusú USB-csatlakozó létezik, amelyek mindegyike sajátos konfigurációval és jelöléssel rendelkezik.
USB csatlakozó és csatlakozó típusok
Az USB-csatlakozó az USB-kábeleken található apa-csatlakozó, míg az USB-csatlakozó az USB-eszközökön található csatlakozóaljzat. Számos különböző típusú USB-dugó és csatlakozó létezik, többek között:
- A típus: Ez a leggyakoribb típusú USB-csatlakozó, amely általában USB-eszközökön található, például billentyűzeteken, memóriakártyákon és AVR-eszközökön. A másik végén A típusú csatlakozóval van lezárva, amely a számítógép vagy más eszköz USB-portjához csatlakozik.
- B típusú: Ez a típusú USB-csatlakozó általában olyan USB-eszközökön található, amelyek több energiát igényelnek, mint amennyit az A típusú csatlakozó képes biztosítani, például nyomtatókon és szkennereken. A másik végén egy B típusú csatlakozóval van lezárva, amely a számítógép vagy más eszköz USB-portjához csatlakozik.
- Mini-USB: Ez a típusú USB-csatlakozó a B típusú csatlakozó kisebb változata, és általában digitális fényképezőgépeken és más kis eszközökön található. A másik végén A vagy B típusú csatlakozóval van lezárva, amely a számítógép vagy más eszköz USB-portjához csatlakozik.
- Micro-USB: Ez a típusú USB-csatlakozó még a Mini-USB-dugónál is kisebb, és jellemzően újabb eszközökön, például okostelefonokon és táblagépeken található. A másik végén A vagy B típusú csatlakozóval van lezárva, amely a számítógép vagy más eszköz USB-portjához csatlakozik.
- USB Type-C: Ez a legújabb típusú USB-csatlakozó, és egyre inkább elterjedt. Ez egy forgásszimmetrikus dugó, amely mindkét irányban behelyezhető, megkönnyítve a használatát. Számos csappal és árnyékolással is rendelkezik, így robusztusabb és zord környezetben is használható. A másik végén A vagy B típusú csatlakozóval van lezárva, amely a számítógép vagy más eszköz USB-portjához csatlakozik.
USB-csatlakozó jellemzői
Az USB-csatlakozók számos olyan funkcióval rendelkeznek, amelyek célja, hogy könnyebben használhatók és megbízhatóbbak legyenek. Ezek tartalmazzák:
- Polarizáció: Az USB-dugók és csatlakozók névlegesen meghatározott irányban helyezkednek el, hogy elkerüljék a félreértést és biztosítsák a megfelelő vezetékek csatlakoztatását.
- Öntött dombormű: Az USB-kábeleket gyakran műanyag borítással öntik, amely könnyítést biztosít, és potenciálisan növeli a kábel robusztusságát.
- Fém burkolat: Az USB-csatlakozók gyakran fémburkolattal rendelkeznek, amely árnyékolást biztosít, és segít megőrizni az áramkör épségét.
- Kék szín: Az USB 3.0 csatlakozókat gyakran kékre festik, hogy jelezzék a nagyobb átviteli sebességet és az USB 2.0 eszközökkel való kompatibilitást.
Az USB átviteli sebesség megértése
USB generációk és sebességek
Az USB többszörös iteráción ment keresztül első megjelenése óta, és mindegyik verziónak saját átviteli sebessége van. A modern laptopokon és eszközökön található fő USB-portok az USB 2.0, USB 3.0 és USB 3.1. Íme az egyes generációk átviteli sebessége:
- USB 1.0: 1.5 megabit/s (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabit/s (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (korábbi nevén USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Fontos megjegyezni, hogy az átviteli sebességet az USB-porthoz csatlakoztatott leglassabb eszköz korlátozza. Tehát ha USB 3.0-s eszköze van USB 2.0-s porthoz csatlakoztatva, az átviteli sebesség 480 Mbps-ra korlátozódik.
USB-kábelek és átviteli sebesség
A használt USB-kábel típusa is befolyásolhatja az átviteli sebességet. Az USB-kábeleket adat- és energiaátviteli képességük határozza meg. Íme a gyakori USB-kábelek és meghatározott átviteli sebességük:
- USB 1.0/1.1 kábelek: Akár 12 Mbps-os adatátvitelre is képesek
- USB 2.0 kábelek: Akár 480 Mbps-os adatátvitelre is képesek
- USB 3.x kábelek: Akár 10 Gbps-os adatátvitelre is képesek
USB Superspeed és Superspeed+
Az USB 3.0 volt az első verzió, amely bevezette az 5 Gbps-os „Superspeed” átviteli sebességet. Az USB 3.0 későbbi verziói, az USB 3.1 Gen 2 néven ismert „Superspeed+” 10 Gbps átviteli sebességet vezettek be. Ez azt jelenti, hogy az USB 3.1 Gen 2 megduplázza az USB 3.1 Gen 1 átviteli sebességét.
Az USB 3.2, amelyet az USB Implementers Forum 2017 szeptemberében mutatott be, két átviteli sebességet azonosít:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (korábban USB 3.0 és USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (korábbi nevén USB 3.1 Gen 2)
USB tápellátás (PD) és töltési sebesség
Az USB rendelkezik egy USB Power Delivery (PD) nevű specifikációval is, amely gyorsabb töltési sebességet és energiaátvitelt tesz lehetővé. Az USB PD akár 100 watt teljesítményt is képes leadni, ami több mint elég egy laptop töltéséhez. Az USB PD elterjedt az újabb laptopokban és eszközökben, és az USB PD logó alapján azonosíthatja.
Az USB átviteli sebességek azonosítása
A különböző USB-átviteli sebességek ismerete segíthet azonosítani és diagnosztizálni az eszközeivel kapcsolatos lehetséges problémákat. Íme néhány módszer az USB átviteli sebesség meghatározására:
- Keresse az USB logót az eszközén vagy a kábelen. A logó jelzi az USB generációját és sebességét.
- Ellenőrizze az eszköz műszaki adatait. A specifikációkban fel kell tüntetni az USB verziót és az átviteli sebességet.
- Szánjon egy kis időt a fájlok eszközök közötti mozgatására. Ez képet ad a várható átviteli sebességről.
Az USB-átviteli sebesség megértése bonyolult lehet, de fontos, hogy érthető legyen, ha elakad az eszközei maximális sebességének megnevezése. A legújabb USB-technológiák előnyeinek kihasználásával nagyobb átviteli sebességet és nagyobb hatékonyságot érhet el.
Power
USB tápellátás (PD)
Az USB Power Delivery (PD) bizonyos USB-csatlakozókon és -kábeleken alapuló kérés és kézbesítés technológia, amely nagyobb teljesítményt és töltési lehetőségeket biztosít. A PD egy szabvány, amely akár 100 W teljesítmény leadását is lehetővé teszi, ami egy laptop töltéséhez elegendő. A PD-t bizonyos Android-eszközök és laptopok, valamint egyes USB-töltőmárkák támogatják.
USB töltés
Az USB-töltés egy olyan funkció, amely lehetővé teszi az USB-eszközök USB-porton keresztüli töltését. Az USB-töltést a legtöbb USB-eszköz támogatja, beleértve az okostelefonokat, táblagépeket és kamerákat. Az USB-s töltés egy töltőhöz vagy számítógéphez csatlakoztatott USB-kábellel történhet.
USB-eszközök és tesztlaborok
Az USB-eszközök és tesztlaborok olyan erőforrások, amelyek segítségével a fejlesztők tesztelhetik USB-termékeiket az USB-specifikációnak való megfelelés érdekében. Az USB-IF dokumentumtárat, termékkeresőt és elérhetőségi információkat biztosít az USB megfelelőség teszteléséhez.
USB saját töltés
A szabadalmaztatott USB-töltés az USB-töltés egy olyan változata, amelyet bizonyos vállalatok, például a Berg Electronics, az NCR leányvállalata és a Microsoft fejlesztettek ki. Ez a töltési módszer szabadalmaztatott csatlakozót és töltési protokollt használ, amelyet az USB-IF nem hagy jóvá.
USB-licenc és szabadalmak
Az USB-IF az USB-technológiához kapcsolódó szabadalmak tulajdonosa, és licencdíjat számít fel azon gyártóknak, akik az USB logót és a gyártói azonosítót szeretnék használni. Az USB-IF a PoweredUSB szabványt is licenceli, amely egy szabadalmaztatott töltési és adatátviteli szabvány, amelyet az USB-IF fejlesztett ki. A PoweredUSB termékekhez USB-megfelelőségi tesztelés szükséges.
USB-kompatibilitás és sajtóközlemények
Az USB-megfelelőségi tesztelés minden USB-terméknél kötelező, beleértve azokat is, amelyek szabadalmaztatott töltési módszereket használnak. Az USB-IF sajtóközleményeket ad ki, és forrásokat biztosít az USB-specifikáció tagjainak és megvalósítóinak. Az USB-IF logót és gyártói azonosítót is biztosít a kompatibilis USB-termékekhez.
Az USB-verzió kompatibilitás megértése
Miért fontos az USB verzió kompatibilitás?
Amikor USB-eszközöket próbál használni, fontos figyelembe venni az eszköz USB-verziójának és a csatlakoztatandó portnak a kompatibilitását. Ha az eszköz USB-verziója és a port nem kompatibilis, előfordulhat, hogy az eszköz nem, vagy a kívántnál kisebb sebességgel működik. Ez azt jelenti, hogy az eszköz nem lesz képes a legteljesebb teljesítményre.
Melyek a különböző USB verziók?
Az USB verziók közé tartozik az USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 és USB 3.2. Az USB-verziót az átviteli sebesség, a kimeneti teljesítmény és a fizikai csatlakozók határozzák meg.
Mi a legnagyobb probléma az USB-verzió kompatibilitásával?
Az USB-verzió kompatibilitásával kapcsolatos legnagyobb probléma az, hogy az USB-csatlakozók idővel megváltoztak, bár jó okokból. Ez azt jelenti, hogy még ha egy számítógép vagy gazdaeszköz támogat is egy bizonyos USB-verziót, előfordulhat, hogy a fizikai port nem a megfelelő típusú az eszköz csatlakozójához.
Hogyan győződhet meg arról, hogy USB-eszközei kompatibilisek?
Ahhoz, hogy megbizonyosodjon arról, hogy USB-eszközei kompatibilisek, a következő változókat kell figyelembe vennie:
- Az eszköz és a port USB-s verziója
- USB-csatlakozó típusa (A típusú, B típusú, C típusú stb.)
- USB átviteli sebességek
- Az USB port kimeneti teljesítménye
- Az USB-eszköz kívánt képességei
- Az USB port legnagyobb kapacitása
- Az USB-eszköz típusa (flash meghajtó, merevlemez, töltőeszköz stb.)
A kompatibilitási táblázat segítségével megtudhatja, hogy mely USB-verziók és csatlakozók kompatibilisek egymással.
Mit jelent az USB verzió kompatibilitás az átviteli sebesség szempontjából?
Az USB-verzió kompatibilitás azt jelenti, hogy az eszköz átviteli sebessége a két komponens közül a legalacsonyabb USB-verzióra korlátozódik. Például, ha egy USB 3.0 eszközt csatlakoztatnak egy USB 2.0 porthoz, az átviteli sebesség az USB 2.0 átviteli sebességre korlátozódik.
USB eszközök
Bevezetés az USB-eszközökbe
Az USB-eszközök külső perifériák, amelyeket arra terveztek, hogy USB-csatlakozókon keresztül számítógéphez csatlakozzanak. Gyors és egyszerű megoldást kínálnak a számítógép funkcionalitásának és teljesítményének bővítésére. Az USB-eszközök különböző formájú és méretűek, számuk évről évre növekszik. Manapság az USB-eszközök a modern számítástechnika elengedhetetlen részét képezik, és nehéz elképzelni egy számítógépet nélkülük.
Példák USB-eszközökre
Íme néhány példa az USB-eszközökre:
- USB-lemez: Kisméretű eszköz, amely flash memóriát tartalmaz adatok tárolására. Ez egy modern alternatívája a régi hajlékonylemeznek.
- Joystick/Gamepad: Számítógépes játékokhoz használt eszköz. Sok gombot és gyors reakcióidőt kínál.
- Headset: Hang meghallgatására és ének rögzítésére szolgáló eszköz. Népszerű választás podcastoláshoz vagy interjúk adásához.
- iPod/MP3 lejátszók: Zene tárolására és lejátszására használt eszköz. Több ezer dallal megtelhet, és számítógéphez csatlakoztatható szinkronizáláshoz.
- Billentyűzet: Számok és szöveg bevitelére szolgáló eszköz. Jó alternatíva a teljes méretű billentyűzet helyett.
- Jump/thumb Drive: egy kis eszköz, amely flash memóriát tartalmaz adatok tárolására. Ez egy modern alternatívája a régi hajlékonylemeznek.
- Hangkártya/hangszórók: Hang lejátszására használt eszköz. Jobb hangminőséget kínál, mint a számítógép beépített hangszórói.
- Webkamera: Videó rögzítésére és képek készítésére használt eszköz. Népszerű választás videokonferenciákhoz és streamingekhez.
- Nyomtatók: Szövegek és képek nyomtatására használt eszköz. Különféle nyomtatási módokat kínál, például tintasugaras, lézeres vagy termikus nyomtatást.
USB OTG eszközök
Az USB On-The-Go (OTG) néhány USB-eszköz szolgáltatása. Lehetővé teszi, hogy az eszköz gazdagépként működjön, és kommunikáljon más USB-eszközökkel. Íme néhány példa az USB OTG eszközökre:
- Mobiltelefon: USB OTG funkciót kínáló eszköz. USB-perifériák, például billentyűzet vagy egér csatlakoztatására használható.
- Kamera: USB OTG funkciót kínáló eszköz. USB flash meghajtó csatlakoztatására használható képek és videók tárolására.
- Szkenner: USB OTG funkciót kínáló eszköz. Használható beolvasott dokumentumok vagy képek digitális fájlokká konvertálására.
Az USB-portok megkeresése az eszközökön
Az USB-portok tipikus helyei
Az USB-portok olyanok, mint a tömeges kábel interfészek, amelyek lehetővé teszik a modern személyi és szórakoztató elektronikai eszközök egymáshoz való csatlakoztatását. Számos helyen megtalálhatók eszközein, többek között:
- Asztali számítógépek: általában a torony hátulján találhatók
- Laptopok: jellemzően a készülék oldalán vagy hátulján találhatók
- Táblagépek és okostelefonok: további USB-portok is elhelyezhetők a töltőblokkon vagy állványon
Hogyan működik az USB felsorolás
Amikor USB-eszközt csatlakoztat a számítógéphez, a felsorolásnak nevezett folyamat egyedi címet rendel az eszközhöz, és megkezdi az azonosítási folyamatot. Ezt hívják felsorolásnak. A számítógép ezután megállapítja, hogy milyen típusú eszközről van szó, és hozzárendeli a megfelelő illesztőprogramot a vezérléshez. Ha például egeret csatlakoztat, a számítógép kis parancsokat küld az eszköznek, kérve, hogy küldjön vissza információkat a paramétereiről. Miután a számítógép ellenőrizte, hogy az eszköz egér, hozzárendeli a megfelelő illesztőprogramot a vezérléshez.
USB sebesség és sávszélesség
Az USB 2.0 a leggyakoribb USB-port típus, 480 Mbps maximális sebességgel. Az USB 3.0 és 3.1 gyorsabb, akár 5, illetve 10 gigabit/s sebességgel. Az USB-port sebessége azonban nem garantált, mivel az összes csatlakoztatott eszköz között fel van osztva. A gazdaszámítógép úgy szabályozza az adatáramlást, hogy keretekre osztja azokat, és minden új keret új időrésben kezdődik. Ez biztosítja, hogy minden eszköz megfelelő mennyiségű helyet kapjon az adatok küldésére és fogadására.
Az USB-eszközök nyomon követése
A rengeteg USB-eszköz közül választhat, nehéz lehet nyomon követni, hogy melyik melyik. Sok gyártó egyértelműen emblémával vagy címkével látja el eszközeit, de ha sok készüléke van, akkor is nehéz lehet meghatározni, melyik melyik. Ennek elősegítése érdekében egy USB-kezelővel megnyithatja az összes telepített USB-eszköz listáját, és meghatározhatja, hogy melyiket szeretné használni. Egyszerűen kattintson a használni kívánt eszközre, és a rendszer hozzárendeli a megfelelő porthoz.
Következtetés
Tehát itt van minden, amit az USB-ről tudni kell. Ez egy olyan protokoll, amely lehetővé teszi az eszközök széles skálájával való csatlakozást és kommunikációt, és ez már csaknem 25 éve létezik.
Megváltoztatta a számítógépek csatlakoztatásának és használatának módját, és ez itt marad. Szóval ne félj belemerülni és beázni a lábad! Nem olyan ijesztő, mint amilyennek hangzik!
Joost Nusselder vagyok, a Neaera alapítója és tartalommarketing-szakember, apa, és szenvedélyem középpontjában szeretek új berendezéseket kipróbálni gitárral, és csapatommal együtt 2020 óta készítek mélyreható blogcikkeket. hogy segítse a hűséges olvasókat felvételi és gitártippekkel.
