L'USB non è solo uno standard universale per il collegamento di dispositivi? Beh, non proprio.
L'Universal Serial Bus (USB) è uno standard del settore sviluppato a metà degli anni '1990 utilizzando protocolli di comunicazione in un bus per la connessione. È stato progettato per standardizzare la connessione delle periferiche del computer (comprese tastiere e stampanti) ai personal computer, sia per comunicare che per fornire energia elettrica.
Ma come lo fa? E perché ne abbiamo bisogno? Diamo un'occhiata alla tecnologia e scopriamolo.
Comprensione del significato di Universal Serial Bus (USB)
La connessione standardizzata per i dispositivi
USB è una connessione standardizzata che consente ai dispositivi di connettersi a un computer o ad altri dispositivi. Ha lo scopo di migliorare la connettività di un'ampia gamma di dispositivi e consentire loro di comunicare tra loro. L'USB è ampiamente utilizzato nel settore ed è il metodo preferito per collegare i dispositivi ai personal computer.
Stabilire protocolli per dispositivi USB
USB stabilisce i protocolli per i dispositivi per comunicare tra loro. Consente ai dispositivi di richiedere e ricevere dati in grandi quantità. Ad esempio, una tastiera può inviare una richiesta al computer per digitare una lettera e il computer invierà la lettera alla tastiera per visualizzarla.
Collegamento di una gamma di dispositivi
L'USB può collegare un'ampia gamma di dispositivi, inclusi dispositivi multimediali come dischi rigidi e unità flash. Ha anche lo scopo di consentire la configurazione spontanea dei dispositivi. Ciò significa che quando un dispositivo è connesso, il computer può rilevarlo e configurarlo automaticamente senza bisogno di un riavvio.
La struttura fisica dell'USB
USB è costituito da un piatto, rettangolare connettore che si inserisce in una porta su un computer o hub. Esistono diversi tipi di connettori USB, inclusi connettori esterni quadrati e inclinati. Il connettore a monte è generalmente rimovibile e viene utilizzato un cavo per collegarlo al computer o all'hub.
Tensione USB e larghezza di banda massima
L'ultima generazione di USB supporta una tensione massima di 5 volt e una larghezza di banda massima di 10 Gbps. La struttura di USB include le seguenti interfacce:
- Driver del controller host (HCD)
- Interfaccia driver controller host (HCDI)
- Dispositivo USB
- Hub USB
Gestione della larghezza di banda e soddisfazione dei requisiti dei clienti
Il protocollo USB gestisce l'interconnessione tra i dispositivi e gestisce la larghezza di banda per garantire che i dati vengano trasmessi il più rapidamente possibile. La larghezza di banda disponibile dipende dalle specifiche tecniche del dispositivo USB. Il software USB gestisce e controlla il flusso di dati e realizza la comunicazione tra le parti nascoste dell'USB.
Facilitare il trasferimento dei dati con i tubi USB
USB è costituito da tubi che facilitano il trasferimento di dati tra dispositivi. Una pipe è un canale logico utilizzato per trasferire dati tra software e hardware. Le pipe USB vengono utilizzate per trasferire dati tra dispositivi e software.
L'evoluzione dell'USB: dalla connettività di base allo standard globale
I primi giorni dell'USB
I dispositivi USB sono stati originariamente sviluppati come un modo per configurare un computer con una moltitudine di periferiche. All'inizio c'erano due tipi base di USB: parallela e seriale. Lo sviluppo dell'USB è iniziato nel 1994, con l'obiettivo di semplificare sostanzialmente la connessione dei PC a una moltitudine di dispositivi.
I problemi di indirizzamento e usabilità che affliggevano le connessioni parallele e seriali sono stati semplificati con USB, in quanto ha consentito la configurazione software dei dispositivi collegati, consentendo una maggiore funzionalità plug and play. Ajay Bhatt e il suo team hanno lavorato sui circuiti integrati che supportano l'USB, prodotti da Intel. Le prime interfacce USB sono state vendute a livello globale nel gennaio 1996.
USB 1.0 e 1.1
La prima revisione dell'USB è stata ampiamente adottata e ha portato Microsoft a designare l'USB come metodo di connessione standard per i PC. Le specifiche USB 1.0 e 1.1 consentivano connessioni a larghezza di banda ridotta, con una velocità di trasferimento massima di 12 Mbps. Questo è stato un miglioramento significativo rispetto alle connessioni parallele e seriali.
Nell'agosto 1998 sono comparsi i primi dispositivi USB 1.1, conformi al nuovo standard. Tuttavia, il design è stato ostacolato trattando le periferiche come legate alla presa di connessione, nota come connettore "A". Ciò ha portato allo sviluppo del connettore "B", che ha consentito una connessione più flessibile alle periferiche.
2.0 USB
Nell'aprile 2000 è stato introdotto USB 2.0, aggiungendo il supporto per connessioni a larghezza di banda maggiore con una velocità di trasferimento massima di 480 Mbps. Ciò ha portato allo sviluppo di progetti più piccoli, come connettori miniaturizzati e unità flash USB. I design più piccoli consentivano una maggiore portabilità e praticità.
USB 3.0 e oltre
USB 3.0 è stato introdotto nel novembre 2008, con una velocità di trasferimento massima di 5 Gbps. Questo è stato un miglioramento significativo rispetto a USB 2.0 e ha consentito velocità di trasferimento dati più elevate. Successivamente sono state introdotte USB 3.1 e USB 3.2, con velocità di trasferimento ancora più elevate.
Nel corso degli anni sono state apportate modifiche all'ingegneria dell'USB, con avvisi di modifica e importanti avvisi di modifica tecnica (ECN) inclusi nel pacchetto. Anche i cavi USB si sono evoluti, con l'introduzione di cavi interchip che consentono la comunicazione tra dispositivi senza richiedere una connessione USB separata.
USB ha anche aggiunto il supporto per caricabatterie dedicati, che consentono una ricarica più rapida dei dispositivi. USB è diventato uno standard globale, con miliardi di dispositivi venduti in tutto il mondo. Ha rivoluzionato il modo in cui ci connettiamo e comunichiamo con i nostri dispositivi e continua ad evolversi per soddisfare le esigenze del mondo moderno.
Tipi di connettori USB
Introduzione
I connettori USB sono una parte essenziale del sistema USB, fornendo un mezzo per collegare dispositivi USB a un computer o altro dispositivo. Esistono diversi tipi di connettori USB, ciascuno con la propria configurazione e designazione specifica.
Spine USB e tipi di connettori
La spina USB è il connettore maschio che si trova tipicamente sui cavi USB, mentre il connettore USB è la presa femmina che si trova sui dispositivi USB. Esistono diversi tipi di spine e connettori USB, tra cui:
- Tipo A: questo è il tipo più comune di presa USB, in genere presente su dispositivi USB come tastiere, memory stick e dispositivi AVR. È terminato all'altra estremità con un connettore di tipo A che si collega a una porta USB su un computer o altro dispositivo.
- Tipo B: questo tipo di connettore USB si trova in genere su dispositivi USB che richiedono più alimentazione di quella che può fornire un connettore di tipo A, come stampanti e scanner. È terminato all'altra estremità con un connettore di tipo B che si collega a una porta USB su un computer o altro dispositivo.
- Mini-USB: questo tipo di presa USB è una versione più piccola della presa di tipo B e si trova in genere su fotocamere digitali e altri piccoli dispositivi. È terminato all'altra estremità con un connettore di tipo A o di tipo B che si collega a una porta USB su un computer o altro dispositivo.
- Micro-USB: questo tipo di presa USB è ancora più piccola della presa Mini-USB e si trova in genere su dispositivi più recenti come smartphone e tablet. È terminato all'altra estremità con un connettore di tipo A o di tipo B che si collega a una porta USB su un computer o altro dispositivo.
- USB Type-C: questo è il tipo più recente di presa USB e sta diventando sempre più onnipresente. È una spina a rotazione simmetrica che può essere inserita in entrambi i modi, facilitando l'utilizzo. Dispone inoltre di molti pin e schermature, che lo rendono più robusto e in grado di operare in ambienti difficili. È terminato all'altra estremità con un connettore di tipo A o di tipo B che si collega a una porta USB su un computer o altro dispositivo.
Caratteristiche del connettore USB
I connettori USB hanno diverse caratteristiche progettate per renderli più facili da usare e più affidabili. Questi includono:
- Polarizzazione: le spine e i connettori USB sono nominalmente inseriti con un orientamento specifico per evitare confusione e garantire che siano collegate le linee corrette.
- Rilievo stampato: i cavi USB sono spesso stampati con un sovrastampaggio in plastica che fornisce sollievo e potenzialmente aumenta la robustezza del cavo.
- Guscio metallico: i connettori USB hanno spesso un guscio metallico che fornisce schermatura e aiuta a mantenere intatto il circuito.
- Colore blu: i connettori USB 3.0 sono spesso di colore blu per designare le velocità di trasferimento più elevate e la compatibilità con i dispositivi USB 2.0.
Comprensione delle velocità di trasferimento USB
Generazioni e velocità USB
L'USB ha subito più iterazioni da quando è uscito per la prima volta e ogni versione ha la propria velocità di trasferimento. Le principali porte USB presenti sui laptop e dispositivi moderni sono USB 2.0, USB 3.0 e USB 3.1. Ecco le velocità di trasferimento per ogni generazione:
- USB 1.0: 1.5 megabit al secondo (Mbps)
- USB 1.1: 12Mbps
- USB 2.0: 480Mbps
- USB 3.0: 5 gigabit al secondo (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (precedentemente noto come USB 3.0)
- USB 3.1 seconda generazione: 2 Gbps
È importante notare che le velocità di trasferimento sono limitate dal dispositivo più lento collegato alla porta USB. Pertanto, se si dispone di un dispositivo USB 3.0 collegato a una porta USB 2.0, la velocità di trasferimento sarà limitata a 480 Mbps.
Cavi USB e velocità di trasferimento
Anche il tipo di cavo USB utilizzato può influire sulla velocità di trasferimento. I cavi USB sono definiti dalla loro capacità di trasmettere dati e alimentazione. Ecco i comuni cavi USB e le loro velocità di trasferimento definite:
- Cavi USB 1.0/1.1: possono trasmettere dati fino a 12 Mbps
- Cavi USB 2.0: possono trasmettere dati fino a 480 Mbps
- Cavi USB 3.x: possono trasmettere dati fino a 10 Gbps
Supervelocità USB e Supervelocità+
USB 3.0 è stata la prima versione a introdurre velocità di trasferimento "Superspeed" di 5 Gbps. Le versioni successive di USB 3.0, note come USB 3.1 Gen 2, hanno introdotto velocità di trasferimento "Superspeed+" di 10 Gbps. Ciò significa che USB 3.1 Gen 2 raddoppia la velocità di trasferimento di USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, presentato dall'USB Implementers Forum nel settembre 2017, identifica due velocità di trasferimento:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (precedentemente noto come USB 3.0 e USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (precedentemente noto come USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) e velocità di ricarica
USB ha anche una specifica chiamata USB Power Delivery (PD), che consente velocità di ricarica e trasferimento di potenza più elevate. USB PD può fornire fino a 100 watt di potenza, che è più che sufficiente per caricare un laptop. USB PD è prevalente nei laptop e dispositivi più recenti e puoi identificarlo cercando il logo USB PD.
Identificazione delle velocità di trasferimento USB
Conoscere le diverse velocità di trasferimento USB può aiutarti a identificare e diagnosticare potenziali problemi con i tuoi dispositivi. Ecco alcuni modi per identificare le velocità di trasferimento USB:
- Cerca il logo USB sul dispositivo o sul cavo. Il logo indicherà la generazione e la velocità USB.
- Controlla le specifiche del tuo dispositivo. Le specifiche dovrebbero elencare la versione USB e la velocità di trasferimento.
- Dedica un po' di tempo a spostare i file tra i dispositivi. Questo ti darà un'idea della velocità di trasferimento che puoi aspettarti.
Comprendere le velocità di trasferimento USB può essere complicato, ma è importante che sia comprensibile se sei bloccato a nominare i massimi dei tuoi dispositivi. Sfruttando le più recenti tecnologie USB, è possibile ottenere velocità di trasferimento più elevate e ottenere una maggiore efficienza.
Potenza
Alimentazione USB (PD)
USB Power Delivery (PD) è una tecnologia di richiesta e consegna basata su determinati connettori e cavi USB che fornisce prestazioni e capacità di ricarica più elevate. PD è uno standard che consente un'erogazione di potenza fino a 100 W, sufficiente per caricare un laptop. PD è supportato da alcuni dispositivi e laptop Android, nonché da alcune marche di caricabatterie USB.
USB di ricarica
La ricarica USB è una funzione che consente di ricaricare i dispositivi USB tramite una porta USB. La ricarica USB è supportata dalla maggior parte dei dispositivi USB, inclusi smartphone, tablet e fotocamere. La ricarica USB può essere effettuata tramite un cavo USB collegato a un caricabatterie o a un computer.
Strumenti USB e laboratori di test
Gli strumenti USB e i laboratori di test sono risorse che gli sviluppatori possono utilizzare per testare la conformità dei loro prodotti USB alle specifiche USB. L'USB-IF fornisce una libreria di documenti, la ricerca di prodotti e le informazioni di contatto per i test di conformità USB.
Ricarica proprietaria USB
La ricarica USB proprietaria è una variante della ricarica USB che è stata sviluppata da alcune aziende, come Berg Electronics, una sussidiaria di NCR, e Microsoft. Questo metodo di ricarica utilizza un connettore proprietario e un protocollo di ricarica non approvato da USB-IF.
Licenze e brevetti USB
L'USB-IF possiede brevetti relativi alla tecnologia USB e addebita una tariffa di licenza ai produttori che desiderano utilizzare il logo USB e l'ID fornitore. L'USB-IF concede in licenza anche lo standard PoweredUSB, che è uno standard proprietario per la ricarica e il trasferimento dei dati sviluppato dall'USB-IF. Il test di conformità USB è richiesto per i prodotti PoweredUSB.
Conformità USB e comunicati stampa
Il test di conformità USB è richiesto per tutti i prodotti USB, inclusi quelli che utilizzano metodi di ricarica proprietari. L'USB-IF emette comunicati stampa e fornisce risorse per i membri e gli implementatori della specifica USB. L'USB-IF fornisce anche un logo e un ID fornitore per i prodotti USB conformi.
Comprensione della compatibilità della versione USB
Perché è importante la compatibilità della versione USB?
Quando si tenta di utilizzare dispositivi USB, è importante considerare la compatibilità della versione USB del dispositivo e la porta a cui verrà collegato. Se la versione USB del dispositivo e la porta non sono compatibili, il dispositivo potrebbe non funzionare o funzionare a una velocità inferiore a quella desiderata. Ciò significa che il dispositivo non sarà in grado di funzionare al massimo delle sue potenzialità.
Quali sono le diverse versioni USB?
Le versioni USB includono USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 e USB 3.2. La versione USB è determinata dalle velocità di trasferimento, dalla potenza in uscita e dai connettori fisici.
Qual è il problema più grande con la compatibilità della versione USB?
Il problema più grande con la compatibilità della versione USB è che i connettori USB sono cambiati nel tempo, anche se per buoni motivi. Ciò significa che anche se un computer o un dispositivo host supporta una determinata versione USB, la porta fisica potrebbe non essere del tipo corretto per adattarsi alla spina del dispositivo.
Come puoi assicurarti che i tuoi dispositivi USB siano compatibili?
Per assicurarti che i tuoi dispositivi USB siano compatibili, devi considerare le seguenti variabili:
- Versione USB del dispositivo e della porta
- Tipo di connettore USB (tipo A, tipo B, tipo C, ecc.)
- Velocità di trasferimento USB
- Uscita di alimentazione della porta USB
- Funzionalità desiderate del dispositivo USB
- Massima capacità della porta USB
- Tipo di dispositivo USB (unità flash, disco rigido, dispositivo di ricarica, ecc.)
È possibile utilizzare una tabella di compatibilità per scoprire quali versioni e spine USB sono compatibili tra loro.
Che cosa significa la compatibilità della versione USB per la velocità di trasferimento?
La compatibilità della versione USB significa che la velocità di trasferimento del dispositivo sarà limitata alla versione USB più bassa dei due componenti. Ad esempio, se un dispositivo USB 3.0 è collegato a una porta USB 2.0, la velocità di trasferimento sarà limitata alle velocità di trasferimento USB 2.0.
Dispositivi USB
Introduzione ai dispositivi USB
I dispositivi USB sono periferiche esterne progettate per essere collegate a un computer tramite connettori USB. Offrono una soluzione rapida e semplice per espandere le funzionalità e la potenza di un computer. I dispositivi USB sono disponibili in varie forme e dimensioni e il loro numero continua ad aumentare ogni anno. Al giorno d'oggi, i dispositivi USB sono una parte essenziale dell'informatica moderna ed è difficile immaginare un computer senza di essi.
Esempi di dispositivi USB
Ecco alcuni esempi di dispositivi USB:
- Disco USB: un piccolo dispositivo che contiene una memoria flash per l'archiviazione dei dati. È una moderna alternativa al vecchio floppy disk.
- Joystick/Gamepad: un dispositivo utilizzato per giocare su un computer. Offre molti pulsanti e tempi di reazione rapidi.
- Auricolare: un dispositivo utilizzato per ascoltare l'audio e registrare la voce. È una scelta popolare per il podcasting o per rilasciare interviste.
- Lettori iPod/MP3: un dispositivo utilizzato per archiviare e riprodurre musica. Può riempirsi con migliaia di brani e può essere collegato a un computer per la sincronizzazione.
- Tastiera: un dispositivo utilizzato per inserire numeri e testo. È una buona alternativa a una tastiera di dimensioni standard.
- Jump/Thumb Drive: un piccolo dispositivo che contiene una memoria flash per l'archiviazione dei dati. È una moderna alternativa al vecchio floppy disk.
- Scheda audio/altoparlanti: un dispositivo utilizzato per riprodurre l'audio. Offre una migliore qualità del suono rispetto agli altoparlanti integrati di un computer.
- Webcam: un dispositivo utilizzato per registrare video e scattare foto. È una scelta popolare per le videoconferenze e lo streaming.
- Stampanti: un dispositivo utilizzato per stampare testi e immagini. Offre vari modi di stampa, come getto d'inchiostro, laser o termico.
Dispositivi USB OTG
USB On-The-Go (OTG) è una funzionalità offerta da alcuni dispositivi USB. Consente a un dispositivo di fungere da host e comunicare con altri dispositivi USB. Ecco alcuni esempi di dispositivi USB OTG:
- Telefono cellulare: un dispositivo che offre funzionalità USB OTG. Può essere utilizzato per collegare periferiche USB, come una tastiera o un mouse.
- Fotocamera: un dispositivo che offre funzionalità USB OTG. Può essere utilizzato per collegare un'unità flash USB per la memorizzazione di immagini e video.
- Scanner: un dispositivo che offre funzionalità USB OTG. Può essere utilizzato per convertire scansioni di documenti o immagini in file digitali.
Individuazione delle porte USB sui dispositivi
Posizioni tipiche delle porte USB
Le porte USB sono come interfacce di cavi sfusi che consentono ai moderni dispositivi elettronici personali e di consumo di connettersi tra loro. Possono essere trovati in una varietà di posizioni sui tuoi dispositivi, tra cui:
- Computer desktop: di solito situati sul retro della torre
- Laptop: in genere situati sui lati o sul retro del dispositivo
- Tablet e smartphone: ulteriori porte USB possono trovarsi su blocchi di ricarica o supporti
Come funziona l'enumerazione USB
Quando si collega un dispositivo USB al computer, un processo chiamato enumerazione assegna un indirizzo univoco al dispositivo e avvia il processo di identificazione. Questo si chiama essere enumerato. Il computer quindi scopre che tipo di dispositivo è e assegna il driver appropriato per controllarlo. Ad esempio, se colleghi un mouse, il computer invia dei piccoli comandi al dispositivo, chiedendogli di restituire informazioni sui suoi parametri. Una volta che il computer ha verificato che il dispositivo è un mouse, assegna il driver appropriato per controllarlo.
Velocità USB e larghezza di banda
USB 2.0 è il tipo più comune di porta USB, con una velocità massima di 480 Mbps. USB 3.0 e 3.1 sono più veloci, con velocità rispettivamente fino a 5 e 10 gigabit al secondo. Tuttavia, la velocità di una porta USB non è garantita, in quanto suddivisa tra tutti i dispositivi collegati. Il computer host controlla il flusso di dati suddividendolo in frame, con ogni nuovo frame che inizia in un nuovo intervallo di tempo. Ciò garantisce che a ogni dispositivo venga data una discreta quantità di spazio per inviare e ricevere dati.
Tenere traccia dei tuoi dispositivi USB
Con molti dispositivi USB tra cui scegliere, può essere difficile tenere traccia di quale sia quale. Molti produttori contrassegnano chiaramente i propri dispositivi con loghi o etichette, ma se si dispone di molti dispositivi, può essere ancora difficile determinare quale sia quale. Per aiutarti, puoi utilizzare un gestore USB per aprire un elenco di tutti i dispositivi USB installati e determinare quale desideri utilizzare. Basta fare clic sul dispositivo che si desidera utilizzare e verrà assegnato alla porta appropriata.
Conclusione
Quindi il gioco è fatto, tutto ciò che devi sapere sull'USB. È un protocollo che ti consente di connetterti e comunicare con un'ampia gamma di dispositivi ed è in circolazione da quasi 25 anni.
Ha cambiato il modo in cui ci connettiamo e utilizziamo i computer ed è qui per restare. Quindi non aver paura di tuffarti e bagnarti i piedi! Non è così spaventoso come sembra!
Sono Joost Nusselder, il fondatore di Neaera e un marketer di contenuti, papà, e amo provare nuove apparecchiature con la chitarra al centro della mia passione e, insieme al mio team, creo articoli di blog approfonditi dal 2020 per aiutare i lettori fedeli con consigli di registrazione e chitarra.
