Er ikke USB bare en universell standard for tilkobling av enheter? Vel, ikke helt.
Universal Serial Bus (USB) er en industristandard utviklet på midten av 1990-tallet ved bruk av kommunikasjonsprotokoller i en buss for tilkobling. Den ble designet for å standardisere tilkoblingen av periferiutstyr (inkludert tastaturer og skrivere) til personlige datamaskiner, både for å kommunisere og for å levere elektrisk strøm.
Men hvordan gjør den det? Og hvorfor trenger vi det? La oss se på teknologien og finne ut.
Forstå betydningen av Universal Serial Bus (USB)
Den standardiserte tilkoblingen for enheter
USB er en standardisert tilkobling som lar enheter koble til en datamaskin eller andre enheter. Den er ment å forbedre tilkoblingen til et bredt spekter av enheter og tillate dem å kommunisere med hverandre. USB er mye brukt i industrien og er den foretrukne metoden for å koble enheter til personlige datamaskiner.
Etablere protokoller for USB-enheter
USB etablerer protokoller for enheter for å kommunisere med hverandre. Den lar enheter be om og motta data i store mengder. Et tastatur kan for eksempel sende en forespørsel til datamaskinen om å skrive et brev, og datamaskinen vil sende brevet tilbake til tastaturet for å vise det.
Koble til en rekke enheter
USB kan koble til et bredt spekter av enheter, inkludert medieenheter som harddisker og flash-stasjoner. Det er også ment å tillate spontan konfigurasjon av enheter. Dette betyr at når en enhet er tilkoblet, kan datamaskinen automatisk oppdage og konfigurere den uten behov for omstart.
Den fysiske strukturen til USB
USB består av en flat, rektangulær kontakt som settes inn i en port på en datamaskin eller hub. Det finnes forskjellige typer USB-kontakter, inkludert firkantede og skråstilte utvendige kontakter. Oppstrømskontakten er vanligvis avtakbar, og en kabel brukes til å koble den til datamaskinen eller huben.
USB-spenning og maksimal båndbredde
Den siste generasjonen USB støtter en maksimal spenning på 5 volt og en maksimal båndbredde på 10 Gbps. Strukturen til USB inkluderer følgende grensesnitt:
- Host Controller Driver (HCD)
- Host Controller Driver Interface (HCDI)
- USB-enhet
- USB Hub
Håndtering av båndbredde og møte kundekrav
USB-protokollen håndterer sammenkoblingen mellom enheter og styrer båndbredden for å sikre at data overføres så raskt som mulig. Båndbredden som er tilgjengelig avhenger av de tekniske spesifikasjonene til USB-enheten. USB-programvaren administrerer og kontrollerer dataflyten og realiserer kommunikasjonen mellom de skjulte delene av USB-en.
Forenkler dataoverføring med USB-rør
USB består av rør som letter overføring av data mellom enheter. Et rør er en logisk kanal som brukes til å overføre data mellom programvare og maskinvare. USB-rør brukes til å overføre data mellom enheter og programvare.
Utviklingen av USB: Fra grunnleggende tilkobling til global standard
De tidlige dagene med USB
USB-enheter ble opprinnelig utviklet som en måte å sette opp en datamaskin med en rekke eksterne enheter. I de første dagene var det to grunnleggende varianter av USB: parallell og seriell. Utviklingen av USB startet i 1994, med målet om å fundamentalt gjøre det enklere å koble PC-er til en mengde enheter.
Adresserings- og brukervennlighetsproblemene som plaget parallelle og serielle tilkoblinger ble forenklet med USB, da det muliggjorde programvarekonfigurasjon av tilkoblede enheter, noe som tillot større plug and play-funksjonalitet. Ajay Bhatt og teamet hans jobbet med de integrerte kretsene som støtter USB, som ble produsert av Intel. De første USB-grensesnittene ble solgt globalt i januar 1996.
USB 1.0 og 1.1
Den tidligste revisjonen av USB ble bredt tatt i bruk, og det førte til at Microsoft utpekte USB som standard tilkoblingsmetode for PC-er. USB 1.0- og 1.1-spesifikasjonene tillot tilkoblinger med lav båndbredde, med en maksimal overføringshastighet på 12 Mbps. Dette var en betydelig forbedring i forhold til parallelle og serielle forbindelser.
I august 1998 dukket de første USB 1.1-enhetene opp, i samsvar med den nye standarden. Imidlertid ble designet hindret av å behandle periferiutstyr som festet til tilkoblingskontakten, som var kjent som "A"-kontakten. Dette førte til utviklingen av "B"-kontakten, som muliggjorde en mer fleksibel tilkobling til periferiutstyr.
USB 2.0
I april 2000 ble USB 2.0 introdusert, og la til støtte for tilkoblinger med høyere båndbredde med en maksimal overføringshastighet på 480 Mbps. Dette førte til utviklingen av mindre design, for eksempel miniatyriserte kontakter og USB-minnepinner. De mindre designene tillot større portabilitet og bekvemmelighet.
USB 3.0 og utover
USB 3.0 ble introdusert i november 2008, med en maksimal overføringshastighet på 5 Gbps. Dette var en betydelig forbedring i forhold til USB 2.0 og muliggjorde raskere dataoverføringshastigheter. USB 3.1 og USB 3.2 ble senere introdusert, med enda høyere overføringshastigheter.
Endringer i utviklingen av USB har blitt gjort i løpet av årene, med endringsmeldinger og viktige tekniske endringer (ECNs) inkludert i pakken. USB-kabler har også utviklet seg, med introduksjonen av interchip-kabler som gjør det mulig å kommunisere mellom enheter uten å kreve en separat USB-tilkobling.
USB har også lagt til støtte for dedikerte ladere, som muliggjør raskere lading av enheter. USB har blitt en global standard, med milliarder av enheter solgt over hele verden. Den har revolusjonert måten vi kobler til og kommuniserer med enhetene våre, og den fortsetter å utvikle seg for å møte behovene til den moderne verden.
USB-kontakttyper
Introduksjon
USB-kontakter er en viktig del av USB-systemet, og gir en måte å koble USB-enheter til en datamaskin eller annen enhet. Det finnes flere forskjellige typer USB-kontakter, hver med sin egen spesifikke konfigurasjon og betegnelse.
USB-plugg- og kontakttyper
USB-pluggen er hannkontakten som vanligvis finnes på USB-kabler, mens USB-kontakten er hunnkontakten som finnes på USB-enheter. Det finnes flere forskjellige typer USB-plugger og -kontakter, inkludert:
- Type A: Dette er den vanligste typen USB-plugg, som vanligvis finnes på USB-enheter som tastaturer, minnepinner og AVR-enheter. Den avsluttes i den andre enden med en Type A-kontakt som kobles til en USB-port på en datamaskin eller annen enhet.
- Type B: Denne typen USB-plugg finnes vanligvis på USB-enheter som krever mer strøm enn en Type A-kontakt kan gi, for eksempel skrivere og skannere. Den avsluttes i den andre enden med en Type B-kontakt som kobles til en USB-port på en datamaskin eller annen enhet.
- Mini-USB: Denne typen USB-plugg er en mindre versjon av Type B-pluggen og finnes vanligvis på digitale kameraer og andre små enheter. Den avsluttes i den andre enden med en Type A- eller Type B-kontakt som kobles til en USB-port på en datamaskin eller annen enhet.
- Mikro-USB: Denne typen USB-plugg er enda mindre enn Mini-USB-pluggen og finnes vanligvis på nyere enheter som smarttelefoner og nettbrett. Den avsluttes i den andre enden med en Type A- eller Type B-kontakt som kobles til en USB-port på en datamaskin eller annen enhet.
- USB Type-C: Dette er den nyeste typen USB-plugg og blir stadig mer allestedsnærværende. Det er en rotasjonssymmetrisk plugg som kan settes inn begge veier, noe som gjør den enklere å bruke. Den har også mange pinner og skjerming, noe som gjør den mer robust og i stand til å operere i tøffe miljøer. Den avsluttes i den andre enden med en Type A- eller Type B-kontakt som kobles til en USB-port på en datamaskin eller annen enhet.
USB-kontaktfunksjoner
USB-kontakter har flere funksjoner som er designet for å gjøre dem enklere å bruke og mer pålitelige. Disse inkluderer:
- Polarisering: USB-plugger og -kontakter er nominelt satt inn i en bestemt retning for å unngå forvirring og sikre at de riktige linjene er tilkoblet.
- Støpt avlastning: USB-kabler er ofte støpt med en overstøping av plast som gir avlastning og potensielt øker robustheten til kabelen.
- Metallskall: USB-kontakter har ofte et metallskall som gir skjerming og bidrar til å holde kretsen intakt.
- Blå farge: USB 3.0-kontakter er ofte farget blå for å angi høyere overføringshastigheter og kompatibilitet med USB 2.0-enheter.
Forstå USB-overføringshastigheter
USB generasjoner og hastigheter
USB har gjennomgått flere iterasjoner siden den først kom ut, og hver versjon har sin egen overføringshastighet. De viktigste USB-portene som finnes på moderne bærbare datamaskiner og enheter er USB 2.0, USB 3.0 og USB 3.1. Her er overføringshastighetene for hver generasjon:
- USB 1.0: 1.5 megabit per sekund (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabit per sekund (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (tidligere kjent som USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Det er viktig å merke seg at overføringshastighetene er begrenset av den tregeste enheten som er koblet til USB-porten. Så hvis du har en USB 3.0-enhet koblet til en USB 2.0-port, vil overføringshastigheten være begrenset til 480 Mbps.
USB-kabler og overføringshastigheter
Typen USB-kabel du bruker kan også påvirke overføringshastighetene. USB-kabler er definert av deres evne til å overføre data og strøm. Her er de vanlige USB-kablene og deres definerte overføringshastigheter:
- USB 1.0/1.1-kabler: Kan overføre data med opptil 12 Mbps
- USB 2.0-kabler: Kan overføre data med opptil 480 Mbps
- USB 3.x-kabler: Kan overføre data med opptil 10 Gbps
USB Superspeed og Superspeed+
USB 3.0 var den første versjonen som introduserte "Superspeed"-overføringshastigheter på 5 Gbps. Senere versjoner av USB 3.0, kjent som USB 3.1 Gen 2, introduserte "Superspeed+" overføringshastigheter på 10 Gbps. Dette betyr at USB 3.1 Gen 2 dobler overføringshastigheten til USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, avduket av USB Implementers Forum i september 2017, identifiserer to overføringshastigheter:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (tidligere kjent som USB 3.0 og USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (tidligere kjent som USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) og ladehastigheter
USB har også en spesifikasjon kalt USB Power Delivery (PD), som gir mulighet for raskere ladehastigheter og strømoverføring. USB PD kan levere opptil 100 watt strøm, som er mer enn nok til å lade en bærbar PC. USB PD er utbredt i nyere bærbare datamaskiner og enheter, og du kan identifisere den ved å se etter USB PD-logoen.
Identifisere USB-overføringshastigheter
Å kjenne de forskjellige USB-overføringshastighetene kan hjelpe deg med å identifisere og diagnostisere potensielle problemer med enhetene dine. Her er noen måter å identifisere USB-overføringshastigheter på:
- Se etter USB-logoen på enheten eller kabelen. Logoen vil indikere USB-generering og hastighet.
- Sjekk enhetens spesifikasjoner. Spesifikasjonene skal vise USB-versjonen og overføringshastigheten.
- Bruk litt tid på å flytte filer mellom enheter. Dette vil gi deg en ide om overføringshastigheten du kan forvente.
Å forstå USB-overføringshastigheter kan være komplisert, men det er viktig å forstå hvis du står fast ved å navngi maksene til enhetene dine. Ved å dra nytte av de nyeste USB-teknologiene kan du oppnå høyere overføringshastigheter og få høyere effektivitet.
Power
USB Power Delivery (PD)
USB Power Delivery (PD) er en forespørsel-og-leveringsteknologi basert på visse USB-kontakter og kabler som gir høyere ytelse og lademuligheter. PD er en standard som tillater opptil 100W strømforsyning, noe som er nok til å lade en bærbar PC. PD støttes av visse Android-enheter og bærbare datamaskiner, samt av noen USB-ladermerker.
USB-ladning
USB-lading er en funksjon som gjør at USB-enheter kan lades via en USB-port. USB-lading støttes av de fleste USB-enheter, inkludert smarttelefoner, nettbrett og kameraer. USB-lading kan gjøres via en USB-kabel koblet til en lader eller en datamaskin.
USB-verktøy og testlaboratorier
USB-verktøy og testlaboratorier er ressurser som utviklere kan bruke til å teste USB-produktene sine for samsvar med USB-spesifikasjonen. USB-IF gir et dokumentbibliotek, produktsøk og kontaktinformasjon for USB-samsvarstesting.
USB proprietær lading
Proprietær USB-lading er en variant av USB-lading som er utviklet av enkelte selskaper, som Berg Electronics, et datterselskap av NCR, og Microsoft. Denne lademetoden bruker en proprietær kontakt og ladeprotokoll som ikke er godkjent av USB-IF.
USB-lisensiering og patenter
USB-IF eier patenter relatert til USB-teknologi og krever en lisensavgift til produsenter som ønsker å bruke USB-logoen og leverandør-ID. USB-IF lisensierer også PoweredUSB-standarden, som er en proprietær lade- og dataoverføringsstandard utviklet av USB-IF. USB-samsvarstesting er nødvendig for PoweredUSB-produkter.
USB-samsvar og pressemeldinger
USB-samsvarstesting er nødvendig for alle USB-produkter, inkludert de som bruker proprietære lademetoder. USB-IF gir ut pressemeldinger og gir ressurser til medlemmer og implementere av USB-spesifikasjonen. USB-IF gir også en logo og leverandør-ID for kompatible USB-produkter.
Forstå USB-versjonskompatibilitet
Hvorfor er USB-versjonskompatibilitet viktig?
Når du prøver å bruke USB-enheter, er det viktig å vurdere kompatibiliteten til USB-versjonen av enheten og porten den skal kobles til. Hvis USB-versjonen av enheten og porten ikke er kompatible, kan det hende at enheten ikke kjører eller kjører med lavere hastighet enn ønsket. Dette betyr at enheten ikke vil kunne yte sitt fulle potensiale.
Hva er de forskjellige USB-versjonene?
USB-versjoner inkluderer USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 og USB 3.2. USB-versjonen bestemmes av overføringshastigheter, strømutgang og fysiske kontakter.
Hva er det største problemet med USB-versjonskompatibilitet?
Det største problemet med USB-versjonskompatibilitet er at USB-kontaktene har endret seg over tid, om enn av gode grunner. Dette betyr at selv om en datamaskin eller vertsenhet støtter en viss USB-versjon, kan det hende at den fysiske porten ikke er av riktig type for å passe til støpselet til enheten.
Hvordan kan du sørge for at USB-enhetene dine er kompatible?
For å sikre at USB-enhetene dine er kompatible, må du vurdere følgende variabler:
- USB-versjon av enheten og porten
- Type USB-kontakt (Type-A, Type-B, Type-C, etc.)
- USB-overføringshastigheter
- Strømutgang fra USB-porten
- Ønskede funksjoner for USB-enheten
- Høyeste kapasitet til USB-porten
- Type USB-enhet (flash-stasjon, harddisk, ladeenhet, etc.)
Du kan bruke et kompatibilitetsdiagram for å finne ut hvilke USB-versjoner og plugger som er kompatible med hverandre.
Hva betyr USB-versjonskompatibilitet for overføringshastighet?
USB-versjonskompatibilitet betyr at overføringshastigheten til enheten vil være begrenset til den laveste USB-versjonen av de to komponentene. For eksempel, hvis en USB 3.0-enhet er koblet til en USB 2.0-port, vil overføringshastigheten være begrenset til USB 2.0-overføringshastighetene.
USB-enheter
Introduksjon til USB-enheter
USB-enheter er eksterne eksterne enheter designet for å kobles til en datamaskin via USB-kontakter. De tilbyr en rask og enkel løsning for å utvide datamaskinens funksjonalitet og kraft. USB-enheter kommer i forskjellige former og størrelser, og antallet øker hvert år. I dag er USB-enheter en viktig del av moderne databehandling, og det er vanskelig å forestille seg en datamaskin uten dem.
Eksempler på USB-enheter
Her er noen eksempler på USB-enheter:
- USB-disk: En liten enhet som inneholder flashminne for lagring av data. Det er et moderne alternativ til den gamle disketten.
- Joystick/Gamepad: En enhet som brukes til å spille spill på en datamaskin. Den byr på mange knapper og raske reaksjonstider.
- Headset: En enhet som brukes til å lytte til lyd og spille inn vokal. Det er et populært valg for podcasting eller å gi intervjuer.
- iPod/MP3-spillere: En enhet som brukes til å lagre og spille av musikk. Den kan fylles opp med tusenvis av sanger og kan kobles til en datamaskin for synkronisering.
- Tastatur: En enhet som brukes til å legge inn tall og tekst. Det er et godt alternativ til et tastatur i full størrelse.
- Jump/Thumb Drive: En liten enhet som inneholder flashminne for lagring av data. Det er et moderne alternativ til den gamle disketten.
- Lydkort/høyttalere: En enhet som brukes til å spille av lyd. Den gir bedre lydkvalitet enn en datamaskins innebygde høyttalere.
- Webkamera: En enhet som brukes til å ta opp video og ta bilder. Det er et populært valg for videokonferanser og streaming.
- Skrivere: En enhet som brukes til å skrive ut tekster og bilder. Den tilbyr ulike måter å skrive ut på, for eksempel blekkskriver, laser eller termisk.
USB OTG-enheter
USB On-The-Go (OTG) er en funksjon som noen USB-enheter tilbyr. Den lar en enhet fungere som vert og kommunisere med andre USB-enheter. Her er noen eksempler på USB OTG-enheter:
- Mobiltelefon: En enhet som tilbyr USB OTG-funksjonalitet. Den kan brukes til å koble til USB-tilbehør, for eksempel et tastatur eller en mus.
- Kamera: En enhet som tilbyr USB OTG-funksjonalitet. Den kan brukes til å koble til en USB-flash-stasjon for lagring av bilder og videoer.
- Skanner: En enhet som tilbyr USB OTG-funksjonalitet. Den kan brukes til å konvertere skanninger av dokumenter eller bilder til digitale filer.
Finne USB-porter på enhetene dine
Typiske plasseringer av USB-porter
USB-porter er som bulkkabelgrensesnitt som lar moderne personlig og forbrukerelektronikk koble seg til hverandre. De kan finnes på en rekke steder på enhetene dine, inkludert:
- Stasjonære datamaskiner: vanligvis plassert på baksiden av tårnet
- Bærbare datamaskiner: vanligvis plassert på sidene eller baksiden av enheten
- Nettbrett og smarttelefoner: ekstra USB-porter kan være plassert på ladeblokker eller stativer
Hvordan USB-opptelling fungerer
Når du kobler en USB-enhet til datamaskinen, tildeler en prosess som kalles enumerering en unik adresse til enheten og starter prosessen med å identifisere den. Dette kalles å bli oppregnet. Datamaskinen finner deretter ut hvilken type enhet det er og tildeler den riktige driveren for å kontrollere den. For eksempel, hvis du kobler til en mus, sender datamaskinen små kommandoer til enheten, og ber den sende tilbake informasjon om parameterne. Når datamaskinen har bekreftet at enheten er en mus, tildeler den riktig driver for å kontrollere den.
USB-hastigheter og båndbredde
USB 2.0 er den vanligste typen USB-port, med en maksimal hastighet på 480 Mbps. USB 3.0 og 3.1 er raskere, med hastigheter på henholdsvis 5 og 10 gigabit per sekund. Hastigheten til en USB-port er imidlertid ikke garantert, siden den er delt mellom alle tilkoblede enheter. Vertsdatamaskinen kontrollerer dataflyten ved å dele den inn i rammer, med hver ny ramme som starter i en ny tidsluke. Dette sikrer at hver enhet får en god del plass til å sende og motta data.
Hold styr på USB-enhetene dine
Med mange USB-enheter å velge mellom, kan det være vanskelig å holde styr på hvilken som er hvilken. Mange produsenter merker enhetene sine tydelig med logoer eller etiketter, men hvis du har mange enheter kan det likevel være vanskelig å avgjøre hvilken som er hvilken. For å hjelpe med dette kan du bruke en USB-behandling for å åpne en liste over alle installerte USB-enheter og bestemme hvilken du vil bruke. Bare klikk på enheten du vil bruke, og den vil bli tildelt riktig port.
konklusjonen
Så der har du alt du trenger å vite om USB. Det er en protokoll som lar deg koble til og kommunisere med en lang rekke enheter, og den har eksistert i nesten 25 år.
Det har endret måten vi kobler til og bruker datamaskiner på, og det er kommet for å bli. Så ikke vær redd for å dykke ned og få føttene våte! Det er ikke så skummelt som det høres ut!
Jeg er Joost Nusselder, grunnleggeren av Neaera og innholdsmarkedsfører, pappa og elsker å prøve ut nytt utstyr med gitar i hjertet av lidenskapen min, og sammen med teamet mitt har jeg laget dybdebloggartikler siden 2020 for å hjelpe lojale lesere med innspilling og gitartips.
