Is USB niet gewoon een universele standaard voor het aansluiten van apparaten? Nou, niet helemaal.
Universal Serial Bus (USB) is een industriestandaard die halverwege de jaren negentig is ontwikkeld en communicatieprotocollen in een bus gebruikt om verbinding te maken. Het is ontworpen om de aansluiting van computerrandapparatuur (inclusief toetsenborden en printers) op personal computers te standaardiseren, zowel om te communiceren als om stroom te leveren.
Maar hoe doet het dat? En waarom hebben we het nodig? Laten we naar de technologie kijken en erachter komen.
De betekenis van Universal Serial Bus (USB) begrijpen
De gestandaardiseerde verbinding voor apparaten
USB is een gestandaardiseerde verbinding waarmee apparaten verbinding kunnen maken met een computer of andere apparaten. Het is bedoeld om de connectiviteit van een breed scala aan apparaten te verbeteren en ze in staat te stellen met elkaar te communiceren. USB wordt veel gebruikt in de industrie en is de voorkeursmethode om apparaten op personal computers aan te sluiten.
Protocollen opstellen voor USB-apparaten
USB stelt protocollen vast voor apparaten om met elkaar te communiceren. Hiermee kunnen apparaten in grote hoeveelheden gegevens opvragen en ontvangen. Een toetsenbord kan bijvoorbeeld een verzoek naar de computer sturen om een letter te typen, en de computer stuurt de letter terug naar het toetsenbord om deze weer te geven.
Een reeks apparaten aansluiten
USB kan een breed scala aan apparaten aansluiten, waaronder media-apparaten zoals harde schijven en flashstations. Het is ook bedoeld om de spontane configuratie van apparaten mogelijk te maken. Dit betekent dat wanneer een apparaat is aangesloten, de computer het automatisch kan detecteren en configureren zonder opnieuw op te starten.
De fysieke structuur van USB
USB bestaat uit een platte, rechthoekige connector die in een poort op een computer of hub wordt gestoken. Er zijn verschillende soorten USB-connectoren, waaronder vierkante en schuine externe connectoren. De stroomopwaartse connector is meestal verwijderbaar en er wordt een kabel gebruikt om deze op de computer of hub aan te sluiten.
USB-spanning en maximale bandbreedte
De nieuwste generatie USB ondersteunt een maximale spanning van 5 volt en een maximale bandbreedte van 10 Gbps. De structuur van USB omvat de volgende interfaces:
- Hostcontroller-stuurprogramma (HCD)
- Stuurprogramma-interface hostcontroller (HCDI)
- USB Device
- USB Hub
Bandbreedte beheren en voldoen aan klantvereisten
Het USB-protocol zorgt voor de onderlinge verbinding tussen apparaten en beheert de bandbreedte om ervoor te zorgen dat gegevens zo snel mogelijk worden verzonden. De beschikbare bandbreedte is afhankelijk van de technische specificaties van het USB-apparaat. De USB-software beheert en controleert de gegevensstroom en realiseert de communicatie tussen de verborgen delen van de USB.
Vergemakkelijking van gegevensoverdracht met USB-buizen
USB bestaat uit leidingen die de overdracht van gegevens tussen apparaten vergemakkelijken. Een pijp is een logisch kanaal dat wordt gebruikt om gegevens over te dragen tussen software en hardware. USB-buizen worden gebruikt om gegevens over te dragen tussen apparaten en software.
De evolutie van USB: van basisconnectiviteit tot wereldwijde standaard
De vroege dagen van USB
USB-apparaten zijn oorspronkelijk ontwikkeld als een manier om een computer met een groot aantal randapparatuur in te stellen. Vroeger waren er twee basisvarianten van USB: parallel en serieel. De ontwikkeling van USB begon in 1994, met als doel het fundamenteel gemakkelijker te maken om pc's op een groot aantal apparaten aan te sluiten.
De problemen met adressering en bruikbaarheid die parallelle en seriële verbindingen teisterden, werden vereenvoudigd met USB, omdat het softwareconfiguratie van aangesloten apparaten mogelijk maakte, waardoor meer plug-and-play-functionaliteit mogelijk was. Ajay Bhatt en zijn team werkten aan de geïntegreerde schakelingen die USB ondersteunen, geproduceerd door Intel. De eerste USB-interfaces werden wereldwijd verkocht in januari 1996.
USB 1.0 en 1.1
De eerste herziening van USB werd algemeen aanvaard en leidde ertoe dat Microsoft USB aanwees als de standaard verbindingsmethode voor pc's. De USB 1.0- en 1.1-specificaties maakten verbindingen met lage bandbreedte mogelijk, met een maximale overdrachtssnelheid van 12 Mbps. Dit was een aanzienlijke verbetering ten opzichte van parallelle en seriële verbindingen.
In augustus 1998 verschenen de eerste USB 1.1-apparaten die voldeden aan de nieuwe standaard. Het ontwerp werd echter belemmerd door randapparatuur te beschouwen als vastgemaakt aan de aansluitbus, die bekend stond als de "A" -connector. Dit leidde tot de ontwikkeling van de "B"-connector, die een flexibelere verbinding met randapparatuur mogelijk maakte.
USB 2.0
In april 2000 werd USB 2.0 geïntroduceerd, waarmee ondersteuning werd toegevoegd voor verbindingen met een hogere bandbreedte met een maximale overdrachtssnelheid van 480 Mbps. Dit leidde tot de ontwikkeling van kleinere ontwerpen, zoals geminiaturiseerde connectoren en USB-sticks. De kleinere ontwerpen zorgden voor meer draagbaarheid en gemak.
USB 3.0 en hoger
In november 3.0 is USB 2008 geïntroduceerd, met een maximale overdrachtssnelheid van 5 Gbps. Dit was een aanzienlijke verbetering ten opzichte van USB 2.0 en zorgde voor snellere gegevensoverdrachtsnelheden. USB 3.1 en USB 3.2 werden later geïntroduceerd, met nog hogere overdrachtssnelheden.
In de loop der jaren zijn er wijzigingen aangebracht in de engineering van USB, met wijzigingskennisgevingen en belangrijke kennisgevingen van technische wijzigingen (ECN's) in het pakket. USB-kabels zijn ook geëvolueerd, met de introductie van interchip-kabels die het mogelijk maken om tussen apparaten te communiceren zonder dat een aparte USB-verbinding nodig is.
USB heeft ook ondersteuning toegevoegd voor speciale opladers, waarmee apparaten sneller kunnen worden opgeladen. USB is een wereldwijde standaard geworden en er zijn wereldwijd miljarden apparaten verkocht. Het heeft een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we verbinding maken met en communiceren met onze apparaten, en het blijft evolueren om aan de behoeften van de moderne wereld te voldoen.
Typen USB-connectoren
Introductie
USB-connectoren zijn een essentieel onderdeel van het USB-systeem en bieden een manier om USB-apparaten op een computer of ander apparaat aan te sluiten. Er zijn verschillende soorten USB-aansluitingen, elk met zijn eigen specifieke configuratie en aanduiding.
Typen USB-stekkers en -connectoren
De USB-stekker is de mannelijke connector die meestal wordt aangetroffen op USB-kabels, terwijl de USB-connector de vrouwelijke aansluiting is die wordt aangetroffen op USB-apparaten. Er zijn verschillende soorten USB-stekkers en -connectoren, waaronder:
- Type A: Dit is het meest voorkomende type USB-stekker, meestal te vinden op USB-apparaten zoals toetsenborden, geheugensticks en AVR-apparaten. Het wordt aan het andere uiteinde afgesloten met een Type A-connector die wordt aangesloten op een USB-poort op een computer of ander apparaat.
- Type B: Dit type USB-stekker wordt meestal aangetroffen op USB-apparaten die meer stroom nodig hebben dan een Type A-connector kan leveren, zoals printers en scanners. Het wordt aan het andere uiteinde afgesloten met een Type B-connector die wordt aangesloten op een USB-poort op een computer of ander apparaat.
- Mini-USB: Dit type USB-stekker is een kleinere versie van de Type B-stekker en wordt doorgaans aangetroffen op digitale camera's en andere kleine apparaten. Het wordt aan het andere uiteinde afgesloten met een Type A- of Type B-connector die wordt aangesloten op een USB-poort op een computer of ander apparaat.
- Micro-USB: Dit type USB-stekker is nog kleiner dan de mini-USB-stekker en wordt doorgaans aangetroffen op nieuwere apparaten zoals smartphones en tablets. Het wordt aan het andere uiteinde afgesloten met een Type A- of Type B-connector die wordt aangesloten op een USB-poort op een computer of ander apparaat.
- USB Type-C: Dit is het nieuwste type USB-stekker en wordt steeds alomtegenwoordiger. Het is een rotatiesymmetrische plug die in beide richtingen kan worden geplaatst, waardoor hij gemakkelijker te gebruiken is. Het beschikt ook over veel pinnen en afscherming, waardoor het robuuster is en in ruwe omgevingen kan werken. Het wordt aan het andere uiteinde afgesloten met een Type A- of Type B-connector die wordt aangesloten op een USB-poort op een computer of ander apparaat.
Functies van de USB-connector
USB-connectoren hebben verschillende functies die zijn ontworpen om ze gebruiksvriendelijker en betrouwbaarder te maken. Deze omvatten:
- Polarisatie: USB-stekkers en connectoren worden nominaal in een specifieke richting geplaatst om verwarring te voorkomen en ervoor te zorgen dat de juiste lijnen worden aangesloten.
- Gegoten reliëf: USB-kabels zijn vaak gegoten met een plastic omhulsel dat verlichting biedt en mogelijk bijdraagt aan de robuustheid van de kabel.
- Metalen omhulsel: USB-connectoren hebben vaak een metalen omhulsel dat zorgt voor afscherming en helpt om het circuit intact te houden.
- Blauwe kleur: USB 3.0-connectoren zijn vaak blauw gekleurd om hun hogere overdrachtssnelheden en compatibiliteit met USB 2.0-apparaten aan te duiden.
Inzicht in USB-overdrachtssnelheden
USB-generaties en snelheden
USB heeft meerdere iteraties ondergaan sinds het voor het eerst uitkwam, en elke versie heeft zijn eigen overdrachtssnelheid. De belangrijkste USB-poorten op moderne laptops en apparaten zijn USB 2.0, USB 3.0 en USB 3.1. Dit zijn de overdrachtssnelheden voor elke generatie:
- USB 1.0: 1.5 megabit per seconde (Mbps)
- USB 1.1: 12Mbps
- USB 2.0: 480Mbps
- USB 3.0: 5 gigabit per seconde (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (voorheen bekend als USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Het is belangrijk op te merken dat de overdrachtssnelheden worden beperkt door het langzaamste apparaat dat op de USB-poort is aangesloten. Dus als je een USB 3.0-apparaat hebt aangesloten op een USB 2.0-poort, is de overdrachtssnelheid beperkt tot 480 Mbps.
USB-kabels en overdrachtssnelheden
Het type USB-kabel dat u gebruikt, kan ook van invloed zijn op de overdrachtssnelheid. USB-kabels worden bepaald door hun vermogen om gegevens en stroom over te dragen. Dit zijn de gebruikelijke USB-kabels en hun gedefinieerde overdrachtssnelheden:
- USB 1.0/1.1-kabels: kunnen gegevens verzenden met een snelheid tot 12 Mbps
- USB 2.0-kabels: kunnen gegevens verzenden met een snelheid tot 480 Mbps
- USB 3.x-kabels: kunnen gegevens verzenden met maximaal 10 Gbps
USB Superspeed en Superspeed+
USB 3.0 was de eerste versie die "Superspeed" overdrachtssnelheden van 5 Gbps introduceerde. Latere versies van USB 3.0, bekend als USB 3.1 Gen 2, introduceerden "Superspeed+" overdrachtssnelheden van 10 Gbps. Dit betekent dat USB 3.1 Gen 2 de overdrachtssnelheid van USB 3.1 Gen 1 verdubbelt.
USB 3.2, onthuld door het USB Implementers Forum in september 2017, identificeert twee overdrachtssnelheden:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (voorheen bekend als USB 3.0 en USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (voorheen bekend als USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) en oplaadsnelheden
USB heeft ook een specificatie genaamd USB Power Delivery (PD), die snellere laadsnelheden en stroomoverdracht mogelijk maakt. USB PD kan tot 100 watt aan vermogen leveren, wat meer dan genoeg is om een laptop op te laden. USB PD komt veel voor in nieuwere laptops en apparaten en u kunt het identificeren door te zoeken naar het USB PD-logo.
USB-overdrachtssnelheden identificeren
Als u de verschillende USB-overdrachtssnelheden kent, kunt u mogelijke problemen met uw apparaten identificeren en diagnosticeren. Hier zijn enkele manieren om USB-overdrachtssnelheden te identificeren:
- Zoek naar het USB-logo op uw apparaat of kabel. Het logo geeft de generatie en snelheid van de USB aan.
- Controleer de specificaties van uw apparaat. De specificaties moeten de USB-versie en overdrachtssnelheid vermelden.
- Besteed wat tijd aan het verplaatsen van bestanden tussen apparaten. Dit geeft u een idee van de overdrachtssnelheid die u kunt verwachten.
Het begrijpen van USB-overdrachtssnelheden kan ingewikkeld zijn, maar het is belangrijk om het te begrijpen als u vastzit aan het benoemen van de maxes van uw apparaten. Door gebruik te maken van de nieuwste USB-technologieën kunt u hogere overdrachtssnelheden bereiken en een hogere efficiëntie behalen.
Power
USB-voeding (PD)
USB Power Delivery (PD) is een aanvraag-en-leveringstechnologie gebaseerd op bepaalde USB-connectoren en -kabels die betere prestaties en oplaadmogelijkheden biedt. PD is een standaard die tot 100 W stroomvoorziening mogelijk maakt, wat voldoende is om een laptop op te laden. PD wordt ondersteund door bepaalde Android-apparaten en -laptops, evenals door sommige merken USB-opladers.
Opladen via USB
Opladen via USB is een functie waarmee USB-apparaten kunnen worden opgeladen via een USB-poort. Opladen via USB wordt ondersteund door de meeste USB-apparaten, waaronder smartphones, tablets en camera's. Opladen via USB kan via een USB-kabel die is aangesloten op een oplader of een computer.
USB-tools en testlabs
USB-tools en testlabs zijn bronnen die ontwikkelaars kunnen gebruiken om hun USB-producten te testen op naleving van de USB-specificatie. De USB-IF biedt een documentbibliotheek, productzoekfunctie en contactgegevens voor het testen van USB-conformiteit.
Gepatenteerd USB-opladen
Eigen opladen via USB is een variant van opladen via USB die is ontwikkeld door bepaalde bedrijven, zoals Berg Electronics, een dochteronderneming van NCR, en Microsoft. Deze oplaadmethode maakt gebruik van een eigen connector en oplaadprotocol dat niet wordt onderschreven door de USB-IF.
USB-licenties en patenten
De USB-IF bezit patenten met betrekking tot USB-technologie en brengt licentiekosten in rekening aan fabrikanten die het USB-logo en de leveranciers-ID willen gebruiken. De USB-IF licentieert ook de PoweredUSB-standaard, een eigen standaard voor opladen en gegevensoverdracht die is ontwikkeld door de USB-IF. USB-nalevingstests zijn vereist voor PoweredUSB-producten.
USB-conformiteit en persberichten
USB-conformiteitstests zijn vereist voor alle USB-producten, inclusief producten die eigen oplaadmethoden gebruiken. De USB-IF geeft persberichten uit en biedt middelen voor leden en uitvoerders van de USB-specificatie. De USB-IF biedt ook een logo en leveranciers-ID voor compatibele USB-producten.
Compatibiliteit met USB-versies begrijpen
Waarom is compatibiliteit met USB-versies belangrijk?
Wanneer u USB-apparaten probeert te gebruiken, is het belangrijk om rekening te houden met de compatibiliteit van de USB-versie van het apparaat en de poort waarop het wordt aangesloten. Als de USB-versie van het apparaat en de poort niet compatibel zijn, werkt het apparaat mogelijk niet of werkt het op een lagere snelheid dan gewenst. Dit betekent dat het apparaat niet optimaal kan presteren.
Wat zijn de verschillende USB-versies?
USB-versies omvatten USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 en USB 3.2. De USB-versie wordt bepaald door de overdrachtssnelheden, het uitgangsvermogen en de fysieke aansluitingen.
Wat is het grootste probleem met de compatibiliteit van USB-versies?
Het grootste probleem met de compatibiliteit van USB-versies is dat de USB-connectoren in de loop van de tijd zijn veranderd, zij het om goede redenen. Dit betekent dat zelfs als een computer of hostapparaat een bepaalde USB-versie ondersteunt, de fysieke poort mogelijk niet het juiste type is om op de stekker van het apparaat te passen.
Hoe kunt u ervoor zorgen dat uw USB-apparaten compatibel zijn?
Om ervoor te zorgen dat uw USB-apparaten compatibel zijn, moet u rekening houden met de volgende variabelen:
- USB-versie van het apparaat en de poort
- Type USB-connector (Type-A, Type-B, Type-C, enz.)
- USB-overdrachtsnelheden
- Uitgangsvermogen van de USB-poort
- Gewenste mogelijkheden van het USB-apparaat
- Hoogste vermogen van de USB-poort
- Type USB-apparaat (flashdrive, harde schijf, oplaadapparaat, enz.)
U kunt een compatibiliteitstabel gebruiken om erachter te komen welke USB-versies en pluggen compatibel zijn met elkaar.
Wat betekent de compatibiliteit van de USB-versie voor de overdrachtssnelheid?
Compatibiliteit met de USB-versie betekent dat de overdrachtssnelheid van het apparaat beperkt is tot de laagste USB-versie van de twee componenten. Als bijvoorbeeld een USB 3.0-apparaat is aangesloten op een USB 2.0-poort, wordt de overdrachtssnelheid beperkt tot de USB 2.0-overdrachtssnelheden.
USB-apparaten
Inleiding tot USB-apparaten
USB-apparaten zijn externe randapparatuur die is ontworpen om via USB-connectoren op een computer te worden aangesloten. Ze bieden een snelle en eenvoudige oplossing om de functionaliteit en het vermogen van een computer uit te breiden. USB-apparaten zijn er in verschillende soorten en maten, en hun aantal neemt elk jaar toe. Tegenwoordig zijn USB-apparaten een essentieel onderdeel van moderne computers, en het is moeilijk om een computer zonder voor te stellen.
Voorbeelden van USB-apparaten
Hier zijn enkele voorbeelden van USB-apparaten:
- USB-schijf: een klein apparaat dat flashgeheugen bevat voor het opslaan van gegevens. Het is een modern alternatief voor de oude diskette.
- Joystick/Gamepad: Een apparaat dat wordt gebruikt voor het spelen van games op een computer. Het biedt veel knoppen en snelle reactietijden.
- Headset: Een apparaat dat wordt gebruikt om naar audio te luisteren en zang op te nemen. Het is een populaire keuze voor podcasting of het geven van interviews.
- iPod/MP3-spelers: een apparaat dat wordt gebruikt voor het opslaan en afspelen van muziek. Het kan duizenden nummers bevatten en kan voor synchronisatie op een computer worden aangesloten.
- Toetsenbord: Een apparaat dat wordt gebruikt voor het invoeren van cijfers en tekst. Het is een goed alternatief voor een full-size toetsenbord.
- Jump/Thumb Drive: een klein apparaat dat flashgeheugen bevat voor het opslaan van gegevens. Het is een modern alternatief voor de oude diskette.
- Geluidskaart/luidsprekers: een apparaat dat wordt gebruikt voor het afspelen van audio. Het biedt een betere geluidskwaliteit dan de ingebouwde luidsprekers van een computer.
- Webcam: Een apparaat dat wordt gebruikt voor het opnemen van video en het maken van foto's. Het is een populaire keuze voor videoconferenties en streaming.
- Printers: Een apparaat dat wordt gebruikt voor het afdrukken van teksten en afbeeldingen. Het biedt verschillende manieren van printen, zoals inkjet, laser of thermisch.
USB OTG-apparaten
USB On-The-Go (OTG) is een functie die sommige USB-apparaten bieden. Hiermee kan een apparaat fungeren als host en communiceren met andere USB-apparaten. Hier zijn enkele voorbeelden van USB OTG-apparaten:
- Mobiele telefoon: Een apparaat dat USB OTG-functionaliteit biedt. Het kan worden gebruikt voor het aansluiten van USB-randapparatuur, zoals een toetsenbord of een muis.
- Camera: een apparaat dat USB OTG-functionaliteit biedt. Het kan worden gebruikt voor het aansluiten van een USB-flashstation voor het opslaan van foto's en video's.
- Scanner: een apparaat dat USB OTG-functionaliteit biedt. Het kan worden gebruikt voor het converteren van scans van documenten of afbeeldingen naar digitale bestanden.
USB-poorten op uw apparaten lokaliseren
Typische locaties van USB-poorten
USB-poorten zijn als bulkkabelinterfaces waarmee moderne persoonlijke en consumentenelektronica met elkaar kunnen worden verbonden. Ze zijn te vinden op verschillende locaties op uw apparaten, waaronder:
- Desktopcomputers: meestal aan de achterkant van de toren
- Laptops: meestal aan de zijkanten of achterkant van het apparaat
- Tablets en smartphones: extra USB-poorten kunnen zich op oplaadblokken of standaards bevinden
Hoe USB-opsomming werkt
Wanneer u een USB-apparaat op uw computer aansluit, wijst een proces genaamd opsomming een uniek adres toe aan het apparaat en begint het identificatieproces. Dit wordt opgesomd worden genoemd. De computer zoekt dan uit welk type apparaat het is en wijst de juiste driver toe om het te besturen. Als je bijvoorbeeld een muis aansluit, stuurt de computer kleine commando's naar het apparaat en vraagt het om informatie over zijn parameters terug te sturen. Zodra de computer heeft geverifieerd dat het apparaat een muis is, wijst het de juiste driver toe om het te besturen.
USB-snelheden en bandbreedte
USB 2.0 is het meest voorkomende type USB-poort, met een maximale snelheid van 480 Mbps. USB 3.0 en 3.1 zijn sneller, met snelheden tot respectievelijk 5 en 10 gigabit per seconde. De snelheid van een USB-poort is echter niet gegarandeerd, omdat deze is verdeeld over alle aangesloten apparaten. De hostcomputer regelt de gegevensstroom door deze in frames te verdelen, waarbij elk nieuw frame in een nieuw tijdslot begint. Dit zorgt ervoor dat elk apparaat voldoende ruimte krijgt om gegevens te verzenden en te ontvangen.
Het bijhouden van uw USB-apparaten
Met veel USB-apparaten om uit te kiezen, kan het moeilijk zijn om bij te houden welke welke is. Veel fabrikanten markeren hun apparaten duidelijk met logo's of labels, maar als je veel apparaten hebt, kan het toch moeilijk zijn om te bepalen welke welke is. Om hierbij te helpen, kunt u een USB-manager gebruiken om een lijst met alle geïnstalleerde USB-apparaten te openen en te bepalen welke u wilt gebruiken. Klik gewoon op het apparaat dat u wilt gebruiken en het wordt toegewezen aan de juiste poort.
Conclusie
Dus daar heb je het, alles wat je moet weten over USB. Het is een protocol waarmee je verbinding kunt maken en kunt communiceren met een breed scala aan apparaten, en het bestaat al bijna 25 jaar.
Het heeft de manier veranderd waarop we computers verbinden en gebruiken en het is een blijvertje. Dus wees niet bang om erin te duiken en natte voeten te krijgen! Het is niet zo eng als het klinkt!
Ik ben Joost Nusselder, de oprichter van Neaera en een contentmarketeer, vader, en ik hou ervan om nieuwe apparatuur uit te proberen met gitaar in het hart van mijn passie, en samen met mijn team maak ik sinds 2020 diepgaande blogartikelen om trouwe lezers te helpen met opname- en gitaartips.
