Nie je USB len univerzálnym štandardom na pripojenie zariadení? No nie tak celkom.
Univerzálna sériová zbernica (USB) je priemyselný štandard vyvinutý v polovici 1990-tych rokov, ktorý využíva komunikačné protokoly v zbernici na pripojenie. Bol navrhnutý tak, aby štandardizoval pripojenie počítačových periférií (vrátane klávesníc a tlačiarní) k osobným počítačom, a to tak na komunikáciu, ako aj na dodávku elektrickej energie.
Ale ako to robí? A prečo to potrebujeme? Pozrime sa na technológiu a zistíme.
Pochopenie významu univerzálnej sériovej zbernice (USB)
Štandardizované pripojenie pre zariadenia
USB je štandardizované pripojenie, ktoré umožňuje zariadeniam pripojiť sa k počítaču alebo iným zariadeniam. Má zlepšiť konektivitu širokého spektra zariadení a umožniť im vzájomnú komunikáciu. USB je široko používaný v priemysle a je preferovanou metódou pripojenia zariadení k osobným počítačom.
Stanovenie protokolov pre zariadenia USB
USB vytvára protokoly pre zariadenia na vzájomnú komunikáciu. Umožňuje zariadeniam požadovať a prijímať dáta vo veľkých množstvách. Klávesnica môže napríklad odoslať počítaču požiadavku na napísanie písmena a počítač pošle písmeno späť klávesnici, aby ho zobrazila.
Pripojenie radu zariadení
USB dokáže pripojiť širokú škálu zariadení vrátane mediálnych zariadení, ako sú pevné disky a flash disky. Má tiež umožniť spontánnu konfiguráciu zariadení. To znamená, že keď je zariadenie pripojené, počítač ho môže automaticky zistiť a nakonfigurovať bez potreby reštartu.
Fyzická štruktúra USB
USB pozostáva z plochého, obdĺžnikového konektor ktorý sa vkladá do portu na počítači alebo rozbočovači. Existujú rôzne typy konektorov USB vrátane štvorcových a šikmých vonkajších konektorov. Upstream konektor je zvyčajne odnímateľný a na pripojenie k počítaču alebo rozbočovaču sa používa kábel.
Napätie USB a maximálna šírka pásma
Najnovšia generácia USB podporuje maximálne napätie 5 voltov a maximálnu šírku pásma 10 Gbps. Štruktúra USB obsahuje nasledujúce rozhrania:
- Ovládač hostiteľského radiča (HCD)
- Rozhranie ovládača hostiteľského radiča (HCDI)
- USB zariadenie
- USB Hub
Správa šírky pásma a splnenie požiadaviek zákazníka
Protokol USB sa stará o prepojenie medzi zariadeniami a spravuje šírku pásma tak, aby sa dáta prenášali čo najrýchlejšie. Dostupná šírka pásma závisí od technických špecifikácií zariadenia USB. Softvér USB riadi a riadi tok dát a realizuje komunikáciu medzi skrytými časťami USB.
Uľahčenie prenosu údajov pomocou rozhrania USB
USB pozostáva z rúr, ktoré uľahčujú prenos dát medzi zariadeniami. Rúra je logický kanál, ktorý sa používa na prenos údajov medzi softvérom a hardvérom. USB potrubia sa používajú na prenos dát medzi zariadeniami a softvérom.
Evolúcia USB: Od základnej konektivity po globálny štandard
Prvé dni USB
Zariadenia USB boli pôvodne vyvinuté ako spôsob nastavenia počítača s množstvom periférnych zariadení. V prvých dňoch existovali dve základné odrody USB: paralelné a sériové. Vývoj USB sa začal v roku 1994 s cieľom zásadne zjednodušiť pripojenie PC k množstvu zariadení.
Problémy s adresovaním a použiteľnosťou, ktoré trápili paralelné a sériové pripojenia, boli zjednodušené pomocou USB, pretože umožňovalo softvérovú konfiguráciu pripojených zariadení, čo umožnilo väčšiu funkčnosť plug and play. Ajay Bhatt a jeho tím pracovali na integrovaných obvodoch podporujúcich USB, ktoré vyrábal Intel. Prvé USB rozhrania boli celosvetovo predané v januári 1996.
USB 1.0 a 1.1
Najskoršia revízia USB bola široko prijatá a viedla k tomu, že Microsoft označil USB za štandardný spôsob pripojenia pre PC. Špecifikácie USB 1.0 a 1.1 umožňovali pripojenia s nízkou šírkou pásma s maximálnou prenosovou rýchlosťou 12 Mbps. Toto bolo výrazné zlepšenie oproti paralelným a sériovým pripojeniam.
V auguste 1998 sa objavili prvé zariadenia USB 1.1, ktoré vyhovovali novému štandardu. Návrhu však bránilo zaobchádzanie s periférnymi zariadeniami ako s pripojenými k pripájacej zásuvke, ktorá bola známa ako „A“ konektor. To viedlo k vývoju „B“ konektora, ktorý umožnil flexibilnejšie pripojenie k periférnym zariadeniam.
USB 2.0
V apríli 2000 bol predstavený USB 2.0, ktorý pridal podporu pre pripojenia s vyššou šírkou pásma s maximálnou prenosovou rýchlosťou 480 Mbps. To viedlo k vývoju menších dizajnov, ako sú miniaturizované konektory a USB flash disky. Menšie konštrukcie umožnili väčšiu prenosnosť a pohodlie.
USB 3.0 a vyššie
USB 3.0 bolo predstavené v novembri 2008 s maximálnou prenosovou rýchlosťou 5 Gbps. Toto bolo významné zlepšenie oproti USB 2.0 a umožnilo rýchlejšie prenosy dát. Neskôr boli predstavené USB 3.1 a USB 3.2 s ešte vyššími prenosovými rýchlosťami.
V priebehu rokov boli vykonané úpravy konštrukcie USB, pričom v balení sú zahrnuté oznámenia o zmenách a dôležité oznámenia o technických zmenách (ECN). Vyvinuli sa aj káble USB so zavedením medzičipových káblov, ktoré umožňujú komunikáciu medzi zariadeniami bez potreby samostatného pripojenia USB.
USB tiež pridalo podporu pre dedikované nabíjačky, ktoré umožňujú rýchlejšie nabíjanie zariadení. USB sa stalo globálnym štandardom s miliardami predaných zariadení po celom svete. Priniesol revolúciu v spôsobe, akým sa pripájame a komunikujeme s našimi zariadeniami, a neustále sa vyvíja, aby vyhovoval potrebám moderného sveta.
Typy USB konektorov
úvod
Konektory USB sú nevyhnutnou súčasťou systému USB a poskytujú prostriedky na pripojenie zariadení USB k počítaču alebo inému zariadeniu. Existuje niekoľko rôznych typov konektorov USB, z ktorých každý má svoju špecifickú konfiguráciu a označenie.
Typy USB zástrčky a konektora
Zástrčka USB je samčí konektor, ktorý sa zvyčajne nachádza na kábloch USB, zatiaľ čo konektor USB je zásuvka, ktorú nájdete na zariadeniach USB. Existuje niekoľko rôznych typov zástrčiek a konektorov USB, vrátane:
- Typ A: Toto je najbežnejší typ konektora USB, ktorý sa zvyčajne nachádza na zariadeniach USB, ako sú klávesnice, pamäťové kľúče a zariadenia AVR. Na druhom konci je ukončený konektorom typu A, ktorý sa zasúva do USB portu počítača alebo iného zariadenia.
- Typ B: Tento typ zástrčky USB sa zvyčajne nachádza na zariadeniach USB, ktoré vyžadujú viac energie, ako môže poskytnúť konektor typu A, ako sú tlačiarne a skenery. Na druhom konci je ukončený konektorom typu B, ktorý sa zasúva do USB portu počítača alebo iného zariadenia.
- Mini-USB: Tento typ zástrčky USB je menšou verziou zástrčky typu B a zvyčajne sa nachádza v digitálnych fotoaparátoch a iných malých zariadeniach. Na druhom konci je ukončený konektorom typu A alebo typu B, ktorý sa zasúva do portu USB na počítači alebo inom zariadení.
- Micro-USB: Tento typ zástrčky USB je ešte menší ako zástrčka Mini-USB a zvyčajne sa nachádza na novších zariadeniach, ako sú smartfóny a tablety. Na druhom konci je ukončený konektorom typu A alebo typu B, ktorý sa zasúva do portu USB na počítači alebo inom zariadení.
- USB Type-C: Toto je najnovší typ USB konektora a je čoraz rozšírenejší. Ide o rotačne symetrickú zástrčku, ktorú možno zasunúť oboma smermi, čo uľahčuje jej používanie. Je tiež vybavený množstvom kolíkov a tienenia, vďaka čomu je robustnejší a schopný pracovať v drsnom prostredí. Na druhom konci je ukončený konektorom typu A alebo typu B, ktorý sa zasúva do portu USB na počítači alebo inom zariadení.
Vlastnosti USB konektora
Konektory USB majú niekoľko funkcií, ktoré sú navrhnuté tak, aby ich používanie bolo jednoduchšie a spoľahlivejšie. Tie obsahujú:
- Polarizácia: USB zástrčky a konektory sú nominálne zasunuté v špecifickej orientácii, aby sa predišlo zámene a zabezpečilo sa, že sú pripojené správne vedenia.
- Lisovaný reliéf: USB káble sú často lisované s plastovým prelisom, ktorý poskytuje úľavu a potenciálne zvyšuje robustnosť kábla.
- Kovové puzdro: Konektory USB majú často kovové puzdro, ktoré poskytuje tienenie a pomáha udržiavať obvod neporušený.
- Modrá farba: Konektory USB 3.0 sú často zafarbené modrou farbou na označenie ich vyššej prenosovej rýchlosti a kompatibility so zariadeniami USB 2.0.
Pochopenie prenosových rýchlostí USB
USB generácie a rýchlosti
USB prešlo od svojho prvého vydania viacerými iteráciami a každá verzia má svoju vlastnú prenosovú rýchlosť. Hlavné porty USB na moderných prenosných počítačoch a zariadeniach sú USB 2.0, USB 3.0 a USB 3.1. Tu sú prenosové rýchlosti pre každú generáciu:
- USB 1.0: 1.5 megabitov za sekundu (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabitov za sekundu (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (predtým známy ako USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Je dôležité poznamenať, že prenosové rýchlosti sú obmedzené najpomalším zariadením pripojeným k portu USB. Ak teda máte zariadenie USB 3.0 pripojené k portu USB 2.0, prenosová rýchlosť bude obmedzená na 480 Mbps.
USB káble a prenosové rýchlosti
Typ USB kábla, ktorý používate, môže tiež ovplyvniť prenosovú rýchlosť. Káble USB sú definované svojou schopnosťou prenášať dáta a napájanie. Tu sú bežné káble USB a ich definované prenosové rýchlosti:
- Káble USB 1.0/1.1: Môžu prenášať dáta rýchlosťou až 12 Mb/s
- Káble USB 2.0: Môžu prenášať dáta rýchlosťou až 480 Mbps
- Káble USB 3.x: Môžu prenášať dáta rýchlosťou až 10 Gb/s
USB Superspeed a Superspeed+
USB 3.0 bola prvá verzia, ktorá zaviedla „Superspeed“ prenosové rýchlosti 5 Gbps. Neskoršie verzie USB 3.0, známe ako USB 3.1 Gen 2, zaviedli prenosové rýchlosti „Superspeed+“ 10 Gbps. To znamená, že USB 3.1 Gen 2 zdvojnásobuje prenosovú rýchlosť USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, ktoré predstavilo fórum USB Implementers Forum v septembri 2017, identifikuje dve prenosové rýchlosti:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (predtým známe ako USB 3.0 a USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (predtým známy ako USB 3.1 Gen 2)
USB napájanie (PD) a rýchlosti nabíjania
USB má tiež špecifikáciu s názvom USB Power Delivery (PD), ktorá umožňuje rýchlejšie nabíjanie a prenos energie. USB PD dokáže dodať výkon až 100 wattov, čo je viac než dosť na nabíjanie notebooku. USB PD je rozšírené v novších prenosných počítačoch a zariadeniach a môžete ho identifikovať podľa loga USB PD.
Identifikácia prenosových rýchlostí USB
Poznanie rôznych prenosových rýchlostí USB vám môže pomôcť identifikovať a diagnostikovať potenciálne problémy s vašimi zariadeniami. Tu je niekoľko spôsobov, ako identifikovať prenosové rýchlosti USB:
- Vyhľadajte logo USB na svojom zariadení alebo kábli. Logo bude indikovať generáciu a rýchlosť USB.
- Skontrolujte špecifikácie vášho zariadenia. V špecifikáciách by mala byť uvedená verzia USB a prenosová rýchlosť.
- Strávte nejaký čas presúvaním súborov medzi zariadeniami. Získate tak predstavu o rýchlosti prenosu, ktorú môžete očakávať.
Pochopenie prenosových rýchlostí USB môže byť komplikované, ale je dôležité, aby ste to pochopili, ak ste pri určovaní maxima svojich zariadení. Využitím najnovších technológií USB môžete dosiahnuť vyššie prenosové rýchlosti a získať vyššiu efektivitu.
Výkon
USB napájanie (PD)
USB Power Delivery (PD) je technológia vyžiadania a doručenia založená na určitých USB konektoroch a kábloch, ktorá poskytuje vyšší výkon a možnosti nabíjania. PD je štandard, ktorý umožňuje až 100W dodanie energie, čo stačí na nabitie notebooku. PD podporujú určité zariadenia a notebooky so systémom Android, ako aj niektoré značky nabíjačiek USB.
USB Nabíjanie
Nabíjanie cez USB je funkcia, ktorá umožňuje nabíjanie zariadení USB cez port USB. Nabíjanie cez USB podporuje väčšina zariadení USB vrátane smartfónov, tabletov a fotoaparátov. USB nabíjanie je možné vykonať pomocou USB kábla pripojeného k nabíjačke alebo počítaču.
USB nástroje a testovacie laboratóriá
Nástroje USB a testovacie laboratóriá sú zdroje, ktoré môžu vývojári použiť na testovanie ich produktov USB, či sú v súlade so špecifikáciou USB. USB-IF poskytuje knižnicu dokumentov, vyhľadávanie produktov a kontaktné informácie pre testovanie súladu s USB.
Proprietárne nabíjanie cez USB
Proprietárne nabíjanie cez USB je variant nabíjania cez USB, ktorý vyvinuli niektoré spoločnosti, ako napríklad Berg Electronics, dcérska spoločnosť NCR, a Microsoft. Tento spôsob nabíjania využíva vlastný konektor a protokol nabíjania, ktorý neschvaľuje USB-IF.
USB licencie a patenty
USB-IF vlastní patenty súvisiace s technológiou USB a účtuje výrobcom, ktorí chcú používať logo USB a ID predajcu, licenčný poplatok. USB-IF tiež licencuje štandard PoweredUSB, čo je vlastný štandard nabíjania a prenosu dát vyvinutý spoločnosťou USB-IF. Pre produkty PoweredUSB sa vyžaduje testovanie súladu s USB.
Súlad s USB a tlačové správy
Testovanie súladu s USB sa vyžaduje pre všetky produkty USB vrátane tých, ktoré používajú patentované metódy nabíjania. USB-IF vydáva tlačové správy a poskytuje zdroje pre členov a implementátorov špecifikácie USB. USB-IF tiež poskytuje logo a ID predajcu pre kompatibilné USB produkty.
Pochopenie kompatibility verzie USB
Prečo je dôležitá kompatibilita verzie USB?
Pri pokuse o využitie zariadení USB je dôležité zvážiť kompatibilitu verzie USB zariadenia a portu, do ktorého bude pripojené. Ak USB verzia zariadenia a port nie sú kompatibilné, zariadenie nemusí bežať alebo bežať nižšou rýchlosťou, ako je požadované. To znamená, že zariadenie nebude schopné vykonávať svoj plný potenciál.
Aké sú rôzne verzie USB?
Verzie USB zahŕňajú USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 a USB 3.2. Verzia USB je určená prenosovými rýchlosťami, výstupným výkonom a fyzickými konektormi.
Aký je najväčší problém s kompatibilitou verzie USB?
Najväčším problémom s kompatibilitou verzie USB je, že konektory USB sa časom zmenili, aj keď z dobrých dôvodov. To znamená, že aj keď počítač alebo hostiteľské zariadenie podporuje určitú verziu USB, fyzický port nemusí byť správneho typu, aby vyhovoval zástrčke zariadenia.
Ako sa môžete uistiť, že sú vaše zariadenia USB kompatibilné?
Aby ste sa uistili, že sú vaše zariadenia USB kompatibilné, musíte zvážiť nasledujúce premenné:
- USB verzia zariadenia a port
- Typ USB konektora (Typ-A, Type-B, Type-C atď.)
- prenosové rýchlosti USB
- Výstup napájania z USB portu
- Požadované schopnosti USB zariadenia
- Najvyššia kapacita USB portu
- Typ USB zariadenia (flash disk, pevný disk, nabíjacie zariadenie atď.)
Pomocou tabuľky kompatibility môžete zistiť, ktoré verzie USB a zástrčky sú navzájom kompatibilné.
Čo znamená kompatibilita verzie USB pre prenosovú rýchlosť?
Kompatibilita verzie USB znamená, že prenosová rýchlosť zariadenia bude obmedzená na najnižšiu verziu USB dvoch komponentov. Ak je napríklad zariadenie USB 3.0 zapojené do portu USB 2.0, prenosová rýchlosť bude obmedzená na prenosové rýchlosti USB 2.0.
USB zariadenia
Úvod do zariadení USB
Zariadenia USB sú externé periférne zariadenia určené na pripojenie k počítaču pomocou konektorov USB. Ponúkajú rýchle a jednoduché riešenie na rozšírenie funkčnosti a výkonu počítača. USB zariadenia prichádzajú v rôznych tvaroch a veľkostiach a ich počet sa každým rokom zvyšuje. V súčasnosti sú USB zariadenia nevyhnutnou súčasťou modernej výpočtovej techniky a je ťažké si predstaviť počítač bez nich.
Príklady zariadení USB
Tu je niekoľko príkladov zariadení USB:
- USB disk: Malé zariadenie, ktoré obsahuje flash pamäť na ukladanie dát. Je to moderná alternatíva starej diskety.
- Joystick/Gamepad: Zariadenie používané na hranie hier na počítači. Ponúka množstvo tlačidiel a rýchle reakčné časy.
- Headset: Zariadenie používané na počúvanie zvuku a nahrávanie vokálov. Je to obľúbená voľba pre podcasting alebo poskytovanie rozhovorov.
- iPod/MP3 prehrávače: Zariadenie používané na ukladanie a prehrávanie hudby. Môže sa naplniť tisíckami skladieb a dá sa pripojiť k počítaču na synchronizáciu.
- Klávesnica: Zariadenie používané na zadávanie čísel a textu. Je to dobrá alternatíva ku klávesnici plnej veľkosti.
- Jump/Thumb Drive: Malé zariadenie, ktoré obsahuje flash pamäť na ukladanie dát. Je to moderná alternatíva starej diskety.
- Zvuková karta/reproduktory: Zariadenie používané na prehrávanie zvuku. Ponúka lepšiu kvalitu zvuku ako vstavané reproduktory počítača.
- Webová kamera: Zariadenie používané na nahrávanie videa a fotografovanie. Je to obľúbená voľba pre videokonferencie a streamovanie.
- Tlačiarne: Zariadenie používané na tlač textov a obrázkov. Ponúka rôzne spôsoby tlače, ako je atramentová, laserová, či termálna.
Zariadenia USB OTG
USB On-The-Go (OTG) je funkcia, ktorú ponúkajú niektoré USB zariadenia. Umožňuje zariadeniu fungovať ako hostiteľ a komunikovať s inými zariadeniami USB. Tu je niekoľko príkladov zariadení USB OTG:
- Mobilný telefón: Zariadenie, ktoré ponúka funkciu USB OTG. Dá sa použiť na pripojenie USB periférií, ako je klávesnica alebo myš.
- Kamera: Zariadenie, ktoré ponúka funkciu USB OTG. Dá sa použiť na pripojenie USB flash disku na ukladanie obrázkov a videí.
- Skener: Zariadenie, ktoré ponúka funkciu USB OTG. Dá sa použiť na konverziu naskenovaných dokumentov alebo obrázkov na digitálne súbory.
Vyhľadanie portov USB na vašich zariadeniach
Typické umiestnenie portov USB
Porty USB sú ako hromadné káblové rozhrania, ktoré umožňujú vzájomné prepojenie modernej osobnej a spotrebnej elektroniky. Na vašich zariadeniach ich možno nájsť na rôznych miestach vrátane:
- Stolné počítače: zvyčajne sa nachádzajú na zadnej strane veže
- Notebooky: zvyčajne sa nachádzajú na bokoch alebo na zadnej strane zariadenia
- Tablety a smartfóny: ďalšie porty USB môžu byť umiestnené na nabíjacích blokoch alebo stojanoch
Ako funguje enumerácia USB
Keď pripojíte zariadenie USB k počítaču, proces nazývaný enumerácia priradí zariadeniu jedinečnú adresu a spustí proces jeho identifikácie. Tomu sa hovorí byť sčítaný. Počítač následne zistí, o aký typ zariadenia ide a priradí mu príslušný ovládač na ovládanie. Napríklad, ak pripojíte myš, počítač odošle do zariadenia malé príkazy a požiada ho o zaslanie informácií o jeho parametroch. Keď počítač overí, že ide o myš, priradí príslušný ovládač na jeho ovládanie.
USB rýchlosti a šírka pásma
USB 2.0 je najbežnejším typom USB portu s maximálnou rýchlosťou 480 Mbps. USB 3.0 a 3.1 sú rýchlejšie s rýchlosťou až 5 a 10 gigabitov za sekundu. Rýchlosť USB portu však nie je zaručená, pretože je rozdelená medzi všetky pripojené zariadenia. Hostiteľský počítač riadi tok údajov tak, že ich rozdelí na snímky, pričom každá nová snímka začína v novom časovom úseku. To zaisťuje, že každé zariadenie dostane dostatok priestoru na odosielanie a prijímanie údajov.
Sledovanie vašich USB zariadení
S množstvom zariadení USB, z ktorých si môžete vybrať, môže byť ťažké sledovať, ktoré z nich je ktoré. Mnoho výrobcov jasne označuje svoje zariadenia logami alebo štítkami, ale ak máte veľa zariadení, môže byť stále ťažké určiť, ktoré z nich je ktoré. Aby ste tomu pomohli, môžete použiť správcu USB na otvorenie zoznamu všetkých nainštalovaných zariadení USB a určenie toho, ktoré chcete použiť. Stačí kliknúť na zariadenie, ktoré chcete použiť, a bude priradené k príslušnému portu.
záver
Takže tu to máte, všetko, čo potrebujete vedieť o USB. Ide o protokol, ktorý vám umožňuje pripojiť sa a komunikovať so širokým spektrom zariadení a existuje už takmer 25 rokov.
Zmenil spôsob, akým sa pripájame a používame počítače, a zostal tu. Nebojte sa preto ponoriť a namočiť si nohy! Nie je to také strašidelné, ako to znie!
Som Joost Nusselder, zakladateľ spoločnosti Neaera a marketingový pracovník s obsahom, otec a rád skúšam nové vybavenie s gitarou v centre mojej vášne a spolu s mojím tímom tvorím od roku 2020 podrobné blogové články. pomôcť verným čitateľom s tipmi na nahrávanie a gitaru.
