Nu este USB doar un standard universal pentru conectarea dispozitivelor? Ei bine, nu chiar.
Universal Serial Bus (USB) este un standard industrial dezvoltat la mijlocul anilor 1990, folosind protocoale de comunicații într-o magistrală pentru conectare. A fost conceput pentru a standardiza conexiunea perifericelor computerelor (inclusiv tastaturi și imprimante) la computerele personale, atât pentru a comunica, cât și pentru a furniza energie electrică.
Dar cum face asta? Și de ce avem nevoie de el? Să ne uităm la tehnologie și să aflăm.
Înțelegerea sensului Universal Serial Bus (USB)
Conexiunea standardizată pentru dispozitive
USB este o conexiune standardizată care permite dispozitivelor să se conecteze la un computer sau alte dispozitive. Este destinat să îmbunătățească conectivitatea unei game largi de dispozitive și să le permită să comunice între ele. USB este utilizat pe scară largă în industrie și este metoda preferată de conectare a dispozitivelor la computere personale.
Stabilirea protocoalelor pentru dispozitivele USB
USB stabilește protocoale pentru ca dispozitivele să comunice între ele. Permite dispozitivelor să solicite și să primească date în cantități mari. De exemplu, o tastatură poate trimite computerului o solicitare pentru a tasta o literă, iar computerul va trimite scrisoarea înapoi la tastatură pentru a o afișa.
Conectarea unei game de dispozitive
USB poate conecta o gamă largă de dispozitive, inclusiv dispozitive media, cum ar fi hard disk-uri și unități flash. De asemenea, este destinat să permită configurarea spontană a dispozitivelor. Aceasta înseamnă că atunci când un dispozitiv este conectat, computerul îl poate descoperi și configura automat fără a fi nevoie de o repornire.
Structura fizică a USB
USB este format dintr-un plat dreptunghiular conector care se inserează într-un port de pe un computer sau hub. Există diferite tipuri de conectori USB, inclusiv conectori exteriori pătrați și înclinați. Conectorul din amonte este de obicei detașabil și se folosește un cablu pentru a-l conecta la computer sau hub.
Tensiune USB și lățime de bandă maximă
Ultima generație de USB suportă o tensiune maximă de 5 volți și o lățime de bandă maximă de 10 Gbps. Structura USB include următoarele interfețe:
- Driver de controler gazdă (HCD)
- Interfață de driver pentru controler gazdă (HCDI)
- Dispozitiv USB
- USB Hub
Gestionarea lățimii de bandă și satisfacerea cerințelor clienților
Protocolul USB se ocupă de interconectarea dintre dispozitive și gestionează lățimea de bandă pentru a se asigura că datele sunt transmise cât mai repede posibil. Lățimea de bandă disponibilă depinde de specificațiile tehnice ale dispozitivului USB. Software-ul USB gestionează și controlează fluxul de date și realizează comunicarea între părțile ascunse ale USB-ului.
Facilitarea transferului de date cu conducte USB
USB este format din conducte care facilitează transferul de date între dispozitive. O conductă este un canal logic care este utilizat pentru a transfera date între software și hardware. Conductele USB sunt folosite pentru a transfera date între dispozitive și software.
Evoluția USB: de la conectivitate de bază la standard global
Primele zile ale USB-ului
Dispozitivele USB au fost dezvoltate inițial ca o modalitate de a configura un computer cu o multitudine de periferice. În primele zile, existau două soiuri de bază de USB: paralel și serial. Dezvoltarea USB a început în 1994, cu scopul de a facilita în mod fundamental conectarea PC-urilor la o multitudine de dispozitive.
Problemele de abordare și de utilizare care au afectat conexiunile paralele și seriale au fost simplificate cu USB, deoarece a permis configurarea software a dispozitivelor conectate, permițând o mai mare funcționalitate plug and play. Ajay Bhatt și echipa sa au lucrat la circuitele integrate care suportă USB, care au fost produse de Intel. Primele interfețe USB au fost vândute la nivel global în ianuarie 1996.
USB 1.0 și 1.1
Cea mai veche revizuire a USB a fost adoptată pe scară largă și a condus la Microsoft să desemneze USB ca metodă standard de conectare pentru computere. Specificațiile USB 1.0 și 1.1 au permis conexiuni cu lățime de bandă redusă, cu o rată de transfer maximă de 12 Mbps. Aceasta a fost o îmbunătățire semnificativă față de conexiunile paralele și seriale.
În august 1998 au apărut primele dispozitive USB 1.1, conforme cu noul standard. Cu toate acestea, designul a fost îngreunat de tratarea perifericelor ca fiind legate de mufa de conectare, care era cunoscut sub numele de conector „A”. Acest lucru a dus la dezvoltarea conectorului „B”, care a permis o conexiune mai flexibilă la periferice.
USB 2.0
În aprilie 2000, a fost introdus USB 2.0, adăugând suport pentru conexiuni cu lățime de bandă mai mare, cu o rată de transfer maximă de 480 Mbps. Acest lucru a condus la dezvoltarea unor modele mai mici, cum ar fi conectori miniaturizați și unități flash USB. Modelele mai mici au permis o mai mare portabilitate și confort.
USB 3.0 și nu numai
USB 3.0 a fost introdus în noiembrie 2008, cu o rată de transfer maximă de 5 Gbps. Aceasta a fost o îmbunătățire semnificativă față de USB 2.0 și a permis rate de transfer de date mai rapide. Ulterior au fost introduse USB 3.1 și USB 3.2, cu rate de transfer și mai mari.
De-a lungul anilor s-au făcut modificări ale ingineriei USB, cu notificări de modificare și notificări importante de modificare a ingineriei (ECN) incluse în pachet. Cablurile USB au evoluat și ele, odată cu introducerea cablurilor intercipuri care fac posibilă comunicarea între dispozitive fără a necesita o conexiune USB separată.
USB a adăugat, de asemenea, suport pentru încărcătoarele dedicate, care permit încărcarea mai rapidă a dispozitivelor. USB a devenit un standard global, cu miliarde de dispozitive vândute în întreaga lume. A revoluționat modul în care ne conectăm și comunicăm cu dispozitivele noastre și continuă să evolueze pentru a satisface nevoile lumii moderne.
Tipuri de conector USB
Introducere
Conectorii USB sunt o parte esențială a sistemului USB, oferind un mijloc de conectare a dispozitivelor USB la un computer sau alt dispozitiv. Există mai multe tipuri diferite de conectori USB, fiecare cu propria sa configurație și denumire specifică.
Tipuri de mufe și conectori USB
Mufa USB este conectorul masculin care se găsește în mod obișnuit pe cablurile USB, în timp ce conectorul USB este conectorul mamă găsit pe dispozitivele USB. Există mai multe tipuri diferite de mufe și conectori USB, inclusiv:
- Tip A: Acesta este cel mai comun tip de mufă USB, întâlnit de obicei pe dispozitivele USB, cum ar fi tastaturi, stick-uri de memorie și dispozitive AVR. Este terminat la celălalt capăt cu un conector de tip A care se conectează la un port USB de pe un computer sau alt dispozitiv.
- Tip B: Acest tip de mufă USB se găsește de obicei pe dispozitivele USB care necesită mai multă putere decât poate oferi un conector de tip A, cum ar fi imprimantele și scanerele. Este terminat la celălalt capăt cu un conector de tip B care se conectează la un port USB de pe un computer sau alt dispozitiv.
- Mini-USB: Acest tip de mufă USB este o versiune mai mică a mufei de tip B și se găsește de obicei pe camerele digitale și alte dispozitive mici. Este terminat la celălalt capăt cu un conector de tip A sau de tip B care se conectează la un port USB de pe un computer sau alt dispozitiv.
- Micro-USB: Acest tip de mufă USB este chiar mai mic decât mufa Mini-USB și se găsește de obicei pe dispozitive mai noi, cum ar fi smartphone-uri și tablete. Este terminat la celălalt capăt cu un conector de tip A sau de tip B care se conectează la un port USB de pe un computer sau alt dispozitiv.
- USB Type-C: Acesta este cel mai nou tip de mufă USB și devine din ce în ce mai omniprezent. Este un dop simetric rotativ care poate fi introdus în orice direcție, făcându-l mai ușor de utilizat. Are, de asemenea, o mulțime de știfturi și ecranare, ceea ce îl face mai robust și mai capabil să funcționeze în medii dure. Este terminat la celălalt capăt cu un conector de tip A sau de tip B care se conectează la un port USB de pe un computer sau alt dispozitiv.
Caracteristici conector USB
Conectorii USB au mai multe caracteristici care sunt concepute pentru a le face mai ușor de utilizat și mai fiabile. Acestea includ:
- Polarizare: mufele și conectorii USB sunt introduși nominal într-o orientare specifică pentru a evita confuzia și pentru a se asigura că sunt conectate liniile corecte.
- Relief turnat: Cablurile USB sunt adesea turnate cu o supramulare din plastic care oferă relief și, potențial, sporește robustețea cablului.
- Carcasă metalică: conectorii USB au adesea o carcasă metalică care oferă ecranare și ajută la menținerea circuitului intact.
- Culoare albastră: conectorii USB 3.0 sunt adesea colorați în albastru pentru a desemna vitezele lor de transfer mai mari și compatibilitatea cu dispozitivele USB 2.0.
Înțelegerea vitezelor de transfer USB
Generații și viteze USB
USB a suferit mai multe iterații de când a apărut prima dată, iar fiecare versiune are propria viteză de transfer. Principalele porturi USB găsite pe laptopurile și dispozitivele moderne sunt USB 2.0, USB 3.0 și USB 3.1. Iată ratele de transfer pentru fiecare generație:
- USB 1.0: 1.5 megabiți pe secundă (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabiți pe secundă (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (cunoscut anterior ca USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Este important de reținut că ratele de transfer sunt limitate de cel mai lent dispozitiv conectat la portul USB. Deci, dacă aveți un dispozitiv USB 3.0 conectat la un port USB 2.0, rata de transfer va fi limitată la 480 Mbps.
Cabluri USB și viteze de transfer
Tipul de cablu USB pe care îl utilizați poate afecta și vitezele de transfer. Cablurile USB sunt definite de capacitatea lor de a transmite date și putere. Iată cablurile USB comune și vitezele de transfer definite ale acestora:
- Cabluri USB 1.0/1.1: poate transmite date la o viteză de până la 12 Mbps
- Cabluri USB 2.0: poate transmite date la până la 480 Mbps
- Cabluri USB 3.x: pot transmite date la până la 10 Gbps
USB Superspeed și Superspeed+
USB 3.0 a fost prima versiune care a introdus rate de transfer „Superspeed” de 5 Gbps. Versiunile ulterioare ale USB 3.0, cunoscute sub numele de USB 3.1 Gen 2, au introdus rate de transfer „Superspeed+” de 10 Gbps. Aceasta înseamnă că USB 3.1 Gen 2 dublează rata de transfer a USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, dezvăluit de USB Implementers Forum în septembrie 2017, identifică două rate de transfer:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (cunoscut anterior ca USB 3.0 și USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (cunoscut anterior ca USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) și viteze de încărcare
USB are, de asemenea, o specificație numită USB Power Delivery (PD), care permite viteze mai rapide de încărcare și transfer de putere. USB PD poate furniza până la 100 de wați de putere, ceea ce este mai mult decât suficient pentru a încărca un laptop. USB PD este răspândit în laptopurile și dispozitivele mai noi și îl puteți identifica căutând sigla USB PD.
Identificarea vitezelor de transfer USB
Cunoașterea diferitelor viteze de transfer USB vă poate ajuta să identificați și să diagnosticați potențialele probleme cu dispozitivele dvs. Iată câteva modalități de a identifica vitezele de transfer USB:
- Căutați sigla USB pe dispozitiv sau pe cablu. Sigla va indica generarea și viteza USB.
- Verificați specificațiile dispozitivului dvs. Specificațiile ar trebui să enumere versiunea USB și viteza de transfer.
- Petreceți ceva timp mutând fișiere între dispozitive. Acest lucru vă va oferi o idee despre viteza de transfer la care vă puteți aștepta.
Înțelegerea vitezelor de transfer USB poate fi complicată, dar este important să înțelegeți dacă sunteți blocat să numiți maximele dispozitivelor dvs. Profitând de cele mai recente tehnologii USB, puteți obține rate de transfer mai mari și puteți obține o eficiență mai mare.
Alimentare
Alimentare USB (PD)
USB Power Delivery (PD) este o tehnologie de solicitare și livrare bazată pe anumiți conectori și cabluri USB care oferă performanțe mai mari și capacități de încărcare. PD este un standard care permite furnizarea de energie de până la 100 W, ceea ce este suficient pentru a încărca un laptop. PD este acceptat de anumite dispozitive și laptopuri Android, precum și de unele mărci de încărcătoare USB.
Încărcarea USB
Încărcarea USB este o caracteristică care permite încărcarea dispozitivelor USB printr-un port USB. Încărcarea prin USB este acceptată de majoritatea dispozitivelor USB, inclusiv de smartphone-uri, tablete și camere. Încărcarea USB se poate face printr-un cablu USB conectat la un încărcător sau un computer.
Instrumente USB și laboratoare de testare
Instrumentele USB și laboratoarele de testare sunt resurse pe care dezvoltatorii le pot folosi pentru a-și testa produsele USB pentru conformitatea cu specificația USB. USB-IF oferă o bibliotecă de documente, căutare de produse și informații de contact pentru testarea conformității USB.
Încărcare proprie USB
Încărcarea proprie USB este o variantă de încărcare USB care a fost dezvoltată de anumite companii, cum ar fi Berg Electronics, o subsidiară a NCR și Microsoft. Această metodă de încărcare utilizează un conector proprietar și un protocol de încărcare care nu este aprobat de USB-IF.
Licențiere și brevete USB
USB-IF deține brevete legate de tehnologia USB și percepe o taxă de licență producătorilor care doresc să folosească sigla USB și ID-ul furnizorului. USB-IF licențiază și standardul PoweredUSB, care este un standard proprietar de încărcare și transfer de date dezvoltat de USB-IF. Testarea de conformitate USB este necesară pentru produsele PoweredUSB.
Conformitate USB și comunicate de presă
Testarea conformității USB este necesară pentru toate produsele USB, inclusiv pentru cele care utilizează metode de încărcare brevetate. USB-IF emite comunicate de presă și oferă resurse pentru membrii și implementatorii specificației USB. USB-IF oferă, de asemenea, o siglă și un ID de furnizor pentru produsele USB compatibile.
Înțelegerea compatibilității versiunii USB
De ce este importantă compatibilitatea versiunii USB?
Când încercați să utilizați dispozitive USB, este important să luați în considerare compatibilitatea versiunii USB a dispozitivului și portul la care va fi conectat. Dacă versiunea USB a dispozitivului și portul nu sunt compatibile, este posibil ca dispozitivul să nu ruleze sau să ruleze la o viteză mai mică decât cea dorită. Aceasta înseamnă că dispozitivul nu va putea funcționa la maximul său potențial.
Care sunt diferitele versiuni USB?
Versiunile USB includ USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 și USB 3.2. Versiunea USB este determinată de ratele de transfer, puterea de ieșire și conectorii fizici.
Care este cea mai mare problemă cu compatibilitatea versiunii USB?
Cea mai mare problemă cu compatibilitatea versiunii USB este că conectorii USB s-au schimbat de-a lungul timpului, deși din motive întemeiate. Aceasta înseamnă că, chiar dacă un computer sau un dispozitiv gazdă acceptă o anumită versiune USB, este posibil ca portul fizic să nu fie de tipul corect pentru a se potrivi mufei dispozitivului.
Cum vă puteți asigura că dispozitivele USB sunt compatibile?
Pentru a vă asigura că dispozitivele dumneavoastră USB sunt compatibile, trebuie să luați în considerare următoarele variabile:
- Versiunea USB a dispozitivului și a portului
- Tip de conector USB (Tip-A, Tip-B, Tip-C etc.)
- Rate de transfer USB
- Putere de ieșire a portului USB
- Capacitățile dorite ale dispozitivului USB
- Cea mai mare capacitate a portului USB
- Tipul de dispozitiv USB (unitate flash, hard disk, dispozitiv de încărcare etc.)
Puteți folosi o diagramă de compatibilitate pentru a afla ce versiuni și mufe USB sunt compatibile între ele.
Ce înseamnă compatibilitatea versiunii USB pentru viteza de transfer?
Compatibilitatea versiunii USB înseamnă că viteza de transfer a dispozitivului va fi limitată la cea mai mică versiune USB a celor două componente. De exemplu, dacă un dispozitiv USB 3.0 este conectat la un port USB 2.0, viteza de transfer va fi limitată la ratele de transfer USB 2.0.
Dispozitive USB
Introducere în dispozitivele USB
Dispozitivele USB sunt periferice externe concepute pentru a fi atașate la un computer prin conectori USB. Ele oferă o soluție rapidă și ușoară pentru extinderea funcționalității și a puterii unui computer. Dispozitivele USB vin în diferite forme și dimensiuni, iar numărul lor continuă să crească în fiecare an. În zilele noastre, dispozitivele USB sunt o parte esențială a calculatoarelor moderne și este greu de imaginat un computer fără ele.
Exemple de dispozitive USB
Iată câteva exemple de dispozitive USB:
- Disc USB: un dispozitiv mic care conține memorie flash pentru stocarea datelor. Este o alternativă modernă la vechea dischetă.
- Joystick/Gamepad: Un dispozitiv folosit pentru a juca jocuri pe un computer. Oferă o mulțime de butoane și timpi de reacție rapidi.
- Căști: un dispozitiv folosit pentru ascultarea sunetului și înregistrarea vocii. Este o alegere populară pentru podcasting sau acordarea de interviuri.
- Playere iPod/MP3: un dispozitiv folosit pentru stocarea și redarea muzicii. Se poate umple cu mii de melodii și poate fi atașat la un computer pentru sincronizare.
- Tastatură: un dispozitiv folosit pentru introducerea numerelor și a textului. Este o alternativă bună la o tastatură de dimensiune completă.
- Jump/Thumb Drive: un dispozitiv mic care conține memorie flash pentru stocarea datelor. Este o alternativă modernă la vechea dischetă.
- Placă de sunet/difuzoare: un dispozitiv folosit pentru redarea sunetului. Oferă o calitate a sunetului mai bună decât difuzoarele încorporate ale unui computer.
- Cameră web: un dispozitiv folosit pentru înregistrarea video și realizarea de fotografii. Este o alegere populară pentru videoconferințe și streaming.
- Imprimante: un dispozitiv folosit pentru tipărirea de texte și imagini. Oferă diferite moduri de imprimare, cum ar fi cu jet de cerneală, laser sau termică.
Dispozitive USB OTG
USB On-The-Go (OTG) este o caracteristică oferită de unele dispozitive USB. Permite unui dispozitiv să acționeze ca gazdă și să comunice cu alte dispozitive USB. Iată câteva exemple de dispozitive USB OTG:
- Telefon mobil: un dispozitiv care oferă funcționalitate USB OTG. Poate fi folosit pentru atașarea perifericelor USB, cum ar fi o tastatură sau un mouse.
- Cameră: un dispozitiv care oferă funcționalitate USB OTG. Poate fi folosit pentru atașarea unei unități flash USB pentru stocarea imaginilor și videoclipurilor.
- Scanner: un dispozitiv care oferă funcționalitate USB OTG. Poate fi folosit pentru convertirea scanărilor de documente sau imagini în fișiere digitale.
Localizarea porturilor USB pe dispozitivele dvs
Locații tipice ale porturilor USB
Porturile USB sunt ca interfețele de cablu în vrac, care permit echipamentelor electronice moderne personale și de consum să se conecteze între ele. Acestea pot fi găsite într-o varietate de locații de pe dispozitivele dvs., inclusiv:
- Calculatoare desktop: de obicei situate în spatele turnului
- Laptop-uri: situate de obicei pe lateralele sau pe spatele dispozitivului
- Tablete și smartphone-uri: porturile USB suplimentare pot fi amplasate pe blocuri de încărcare sau suporturi
Cum funcționează enumerarea USB
Când conectați un dispozitiv USB la computer, un proces numit enumerare atribuie dispozitivului o adresă unică și începe procesul de identificare a acestuia. Aceasta se numește a fi enumerat. Computerul află apoi ce tip de dispozitiv este și atribuie driverul corespunzător pentru a-l controla. De exemplu, dacă conectați un mouse, computerul trimite mici comenzi către dispozitiv, cerându-i să trimită înapoi informații despre parametrii săi. Odată ce computerul a verificat că dispozitivul este un mouse, atribuie driverul corespunzător pentru a-l controla.
Viteze și lățime de bandă USB
USB 2.0 este cel mai comun tip de port USB, cu o viteză maximă de 480 Mbps. USB 3.0 și 3.1 sunt mai rapide, cu viteze de până la 5, respectiv 10 gigabiți pe secundă. Cu toate acestea, viteza unui port USB nu este garantată, deoarece este împărțită între toate dispozitivele conectate. Calculatorul gazdă controlează fluxul de date împărțindu-l în cadre, fiecare cadru nou începând cu un nou interval de timp. Acest lucru asigură că fiecărui dispozitiv i se oferă o cantitate suficientă de spațiu pentru a trimite și a primi date.
Urmărirea dispozitivelor dvs. USB
Cu o mulțime de dispozitive USB din care să alegeți, poate fi dificil să urmăriți care dintre ele este care. Mulți producători își marchează în mod clar dispozitivele cu logo-uri sau etichete, dar dacă aveți o mulțime de dispozitive, poate fi totuși dificil să determinați care este care. Pentru a ajuta la aceasta, puteți utiliza un manager USB pentru a deschide o listă cu toate dispozitivele USB instalate și a determina pe care doriți să-l utilizați. Pur și simplu faceți clic pe dispozitivul pe care doriți să îl utilizați și acesta va fi atribuit portului corespunzător.
Concluzie
Așa că iată-l, tot ce trebuie să știi despre USB. Este un protocol care vă permite să vă conectați și să comunicați cu o gamă largă de dispozitive și există de aproape 25 de ani.
S-a schimbat modul în care ne conectăm și folosim computerele și este aici pentru a rămâne. Așa că nu vă fie teamă să vă scufundați și să vă udați picioarele! Nu este atât de înfricoșător pe cât pare!
Sunt Joost Nusselder, fondatorul Neaera și marketer de conținut, tată și îmi place să încerc echipamente noi cu chitara în centrul pasiunii mele și, împreună cu echipa mea, creez articole de blog aprofundate din 2020. pentru a ajuta cititorii fideli cu sfaturi de înregistrare și chitară.
