Ali ni USB samo univerzalni standard za povezovanje naprav? No, ne čisto.
Univerzalno serijsko vodilo (USB) je industrijski standard, razvit sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja z uporabo komunikacijskih protokolov v vodilu za povezavo. Zasnovan je bil za standardizacijo povezave računalniških perifernih naprav (vključno s tipkovnicami in tiskalniki) na osebne računalnike, tako za komunikacijo kot za oskrbo z električno energijo.
Toda kako to naredi? In zakaj ga potrebujemo? Oglejmo si tehnologijo in ugotovimo.
Razumevanje pomena univerzalnega serijskega vodila (USB)
Standardizirana povezava za naprave
USB je standardizirana povezava, ki napravam omogoča povezavo z računalnikom ali drugimi napravami. Namenjen je izboljšanju povezljivosti številnih naprav in omogočanju njihove medsebojne komunikacije. USB se pogosto uporablja v industriji in je najprimernejši način povezovanja naprav z osebnimi računalniki.
Vzpostavitev protokolov za USB naprave
USB vzpostavlja protokole za medsebojno komunikacijo naprav. Napravam omogoča, da zahtevajo in prejemajo podatke v velikih količinah. Na primer, tipkovnica lahko računalniku pošlje zahtevo za vnos črke, ta pa črko pošlje nazaj na tipkovnico, da jo prikaže.
Povezovanje nabora naprav
USB lahko poveže široko paleto naprav, vključno z medijskimi napravami, kot so trdi diski in bliskovni pogoni. Namenjen je tudi omogočanju spontane konfiguracije naprav. To pomeni, da ko je naprava povezana, jo lahko računalnik samodejno odkrije in konfigurira brez potrebe po ponovnem zagonu.
Fizična struktura USB
USB je sestavljen iz ploščatega, pravokotnega priključek ki se vstavi v vrata na računalniku ali zvezdišču. Obstajajo različne vrste priključkov USB, vključno s kvadratnimi in poševnimi zunanjimi priključki. Vhodni konektor je običajno odstranljiv, za povezavo z računalnikom ali zvezdiščem pa se uporablja kabel.
USB napetost in največja pasovna širina
Najnovejša generacija USB podpira največjo napetost 5 voltov in največjo pasovno širino 10 Gbps. Struktura USB vključuje naslednje vmesnike:
- Gonilnik gostiteljskega krmilnika (HCD)
- Vmesnik gonilnika gostiteljskega krmilnika (HCDI)
- Naprava USB
- USB Hub
Upravljanje pasovne širine in izpolnjevanje zahtev strank
Protokol USB skrbi za medsebojno povezavo med napravami in upravlja pasovno širino, da zagotovi čim hitrejši prenos podatkov. Pasovna širina, ki je na voljo, je odvisna od tehničnih specifikacij naprave USB. Programska oprema USB upravlja in nadzoruje pretok podatkov ter realizira komunikacijo med skritimi deli USB-ja.
Omogočanje prenosa podatkov s cevmi USB
USB je sestavljen iz cevi, ki olajšajo prenos podatkov med napravami. Cev je logični kanal, ki se uporablja za prenos podatkov med programsko in strojno opremo. Cevi USB se uporabljajo za prenos podatkov med napravami in programsko opremo.
Evolucija USB: od osnovne povezljivosti do globalnega standarda
Zgodnji dnevi USB
Naprave USB so bile prvotno razvite kot način nastavitve računalnika z množico zunanjih naprav. Na začetku sta obstajali dve osnovni različici USB: vzporedni in zaporedni. Razvoj USB se je začel leta 1994, s ciljem bistveno olajšati povezavo osebnih računalnikov z množico naprav.
Težave z naslavljanjem in uporabnostjo, ki so pestile vzporedne in serijske povezave, so bile poenostavljene z USB-jem, saj je omogočil programsko konfiguracijo povezanih naprav, kar je omogočilo večjo funkcionalnost plug and play. Ajay Bhatt in njegova ekipa so delali na integriranih vezjih, ki podpirajo USB, ki jih je izdelal Intel. Prvi vmesniki USB so bili po vsem svetu prodani januarja 1996.
USB 1.0 in 1.1
Najzgodnejša revizija USB je bila široko sprejeta in je vodila do tega, da je Microsoft določil USB kot standardni način povezave za osebne računalnike. Specifikacije USB 1.0 in 1.1 so omogočale povezave z nizko pasovno širino z največjo hitrostjo prenosa 12 Mbps. To je bil pomemben napredek v primerjavi z vzporednimi in serijskimi povezavami.
Avgusta 1998 so se pojavile prve naprave USB 1.1, ki so ustrezale novemu standardu. Vendar je bila zasnova ovirana zaradi obravnavanja perifernih naprav kot privezanih na priključno vtičnico, ki je bila znana kot priključek »A«. To je privedlo do razvoja konektorja "B", ki je omogočil bolj prilagodljivo povezavo s perifernimi napravami.
USB 2.0
Aprila 2000 je bil predstavljen USB 2.0, ki je dodal podporo za povezave z večjo pasovno širino z največjo hitrostjo prenosa 480 Mbps. To je privedlo do razvoja manjših modelov, kot so miniaturizirani konektorji in bliskovni pogoni USB. Manjši modeli so omogočili večjo prenosljivost in udobje.
USB 3.0 in naprej
USB 3.0 je bil predstavljen novembra 2008 z največjo hitrostjo prenosa 5 Gbps. To je bila pomembna izboljšava v primerjavi z USB 2.0 in je omogočila hitrejši prenos podatkov. Kasneje sta bila predstavljena USB 3.1 in USB 3.2 s še višjimi hitrostmi prenosa.
Spremembe inženiringa USB so bile narejene skozi leta, z obvestili o spremembah in obvestili o pomembnih inženirskih spremembah (ECN), vključenih v paket. Razvili so se tudi kabli USB z uvedbo kablov med čipi, ki omogočajo komunikacijo med napravami, ne da bi potrebovali ločeno povezavo USB.
USB je dodal tudi podporo za namenske polnilce, ki omogočajo hitrejše polnjenje naprav. USB je postal svetovni standard, z milijardami prodanih naprav po vsem svetu. Revolucioniral je način povezovanja in komuniciranja z našimi napravami in se še naprej razvija, da bi zadovoljil potrebe sodobnega sveta.
Vrste priključkov USB
Predstavitev
Priključki USB so bistveni del sistema USB, saj omogočajo povezovanje naprav USB z računalnikom ali drugo napravo. Obstaja več različnih vrst priključkov USB, od katerih ima vsak svojo posebno konfiguracijo in oznako.
Vrste vtičev in priključkov USB
Vtič USB je moški konektor, ki ga običajno najdemo na kablih USB, medtem ko je konektor USB ženska vtičnica na napravah USB. Obstaja več različnih vrst USB vtičev in priključkov, vključno z:
- Tip A: To je najpogostejši tip vtiča USB, ki ga običajno najdemo na napravah USB, kot so tipkovnice, pomnilniški ključki in naprave AVR. Na drugem koncu se zaključi s priključkom tipa A, ki se priključi na vrata USB na računalniku ali drugi napravi.
- Tip B: Ta tip vtiča USB je običajno na napravah USB, ki potrebujejo več energije, kot jo lahko zagotovi priključek tipa A, kot so tiskalniki in optični bralniki. Na drugem koncu se zaključi s priključkom tipa B, ki se priključi na vrata USB na računalniku ali drugi napravi.
- Mini-USB: Ta vrsta vtiča USB je manjša različica vtiča tipa B in se običajno nahaja na digitalnih fotoaparatih in drugih majhnih napravah. Na drugem koncu se zaključi s priključkom tipa A ali tipa B, ki se priključi na vrata USB na računalniku ali drugi napravi.
- Micro-USB: Ta vrsta vtiča USB je še manjša od vtiča Mini-USB in ga običajno najdemo na novejših napravah, kot so pametni telefoni in tablični računalniki. Na drugem koncu se zaključi s priključkom tipa A ali tipa B, ki se priključi na vrata USB na računalniku ali drugi napravi.
- USB Type-C: To je najnovejša vrsta USB vtiča in postaja vse bolj razširjena. Gre za rotacijsko simetričen čep, ki ga je mogoče vstaviti v obe smeri, kar olajša uporabo. Ima tudi veliko zatičev in zaščite, zaradi česar je bolj robusten in zmožen delovati v težkih okoljih. Na drugem koncu se zaključi s priključkom tipa A ali tipa B, ki se priključi na vrata USB na računalniku ali drugi napravi.
Funkcije priključka USB
Priključki USB imajo več funkcij, ki so oblikovane tako, da so lažji za uporabo in bolj zanesljivi. Tej vključujejo:
- Polarizacija: vtiči in priključki USB so nominalno vstavljeni v določeni smeri, da se izognete zmedi in zagotovite, da so priključene pravilne linije.
- Oblikovan relief: kabli USB so pogosto oblikovani s plastičnim prevlekom, ki zagotavlja relief in potencialno prispeva k robustnosti kabla.
- Kovinsko ohišje: priključki USB imajo pogosto kovinsko ohišje, ki zagotavlja zaščito in pomaga ohranjati vezje nedotaknjeno.
- Modra barva: priključki USB 3.0 so pogosto obarvani modro, kar označuje njihove višje hitrosti prenosa in združljivost z napravami USB 2.0.
Razumevanje hitrosti prenosa USB
Generacije in hitrosti USB
USB je bil deležen več iteracij, odkar se je prvič pojavil, in vsaka različica ima svojo hitrost prenosa. Glavna vrata USB na sodobnih prenosnikih in napravah so USB 2.0, USB 3.0 in USB 3.1. Tukaj so stopnje prenosa za vsako generacijo:
- USB 1.0: 1.5 megabitov na sekundo (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabitov na sekundo (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (prej znan kot USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Pomembno je vedeti, da so hitrosti prenosa omejene z najpočasnejšo napravo, priključeno na vrata USB. Če imate napravo USB 3.0, priključeno na vrata USB 2.0, bo hitrost prenosa omejena na 480 Mb/s.
USB kabli in hitrosti prenosa
Na hitrost prenosa lahko vpliva tudi vrsta kabla USB, ki ga uporabljate. Kabli USB so opredeljeni glede na njihovo sposobnost prenosa podatkov in moči. Tukaj so pogosti kabli USB in njihove določene hitrosti prenosa:
- Kabli USB 1.0/1.1: lahko prenašajo podatke s hitrostjo do 12 Mb/s
- Kabli USB 2.0: lahko prenašajo podatke do 480 Mbps
- Kabli USB 3.x: lahko prenašajo podatke s hitrostjo do 10 Gbps
USB Superspeed in Superspeed+
USB 3.0 je bila prva različica, ki je uvedla »Superspeed« prenosne hitrosti 5 Gbps. Kasnejše različice USB 3.0, znane kot USB 3.1 Gen 2, so uvedle »Superspeed+« hitrosti prenosa 10 Gbps. To pomeni, da USB 3.1 Gen 2 podvoji hitrost prenosa USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, ki ga je septembra 2017 predstavil USB Implementers Forum, opredeljuje dve hitrosti prenosa:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (prej znan kot USB 3.0 in USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (prej znan kot USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) in hitrosti polnjenja
USB ima tudi specifikacijo, imenovano USB Power Delivery (PD), ki omogoča hitrejše polnjenje in prenos energije. USB PD lahko zagotovi do 100 vatov moči, kar je več kot dovolj za polnjenje prenosnika. USB PD prevladuje v novejših prenosnikih in napravah, prepoznate pa ga lahko po logotipu USB PD.
Prepoznavanje hitrosti prenosa USB
Poznavanje različnih hitrosti prenosa USB vam lahko pomaga prepoznati in diagnosticirati morebitne težave z vašimi napravami. Tukaj je nekaj načinov za prepoznavanje hitrosti prenosa USB:
- Na napravi ali kablu poiščite logotip USB. Logotip bo označeval generacijo in hitrost USB.
- Preverite specifikacije vaše naprave. Specifikacije morajo vsebovati različico USB in hitrost prenosa.
- Porabite nekaj časa za premikanje datotek med napravami. To vam bo dalo predstavo o hitrosti prenosa, ki jo lahko pričakujete.
Razumevanje hitrosti prenosa USB je lahko zapleteno, vendar je pomembno, da jih razumete, če ste obtičali pri imenovanju najvišjih vrednosti svojih naprav. Z izkoriščanjem najnovejših tehnologij USB lahko dosežete višje hitrosti prenosa in večjo učinkovitost.
moč
USB napajanje (PD)
USB Power Delivery (PD) je tehnologija zahtevanja in dostave, ki temelji na določenih priključkih in kablih USB, ki zagotavlja višjo zmogljivost in zmogljivost polnjenja. PD je standard, ki omogoča do 100 W prenosa energije, kar je dovolj za polnjenje prenosnika. PD podpirajo nekatere naprave Android in prenosni računalniki ter nekatere znamke polnilnikov USB.
USB polnjenje
Polnjenje USB je funkcija, ki omogoča polnjenje naprav USB prek vrat USB. Polnjenje USB podpira večina naprav USB, vključno s pametnimi telefoni, tablicami in fotoaparati. USB polnjenje je možno preko USB kabla priključenega na polnilec ali računalnik.
Orodja USB in testni laboratoriji
Orodja USB in preskusni laboratoriji so viri, ki jih lahko razvijalci uporabijo za testiranje svojih izdelkov USB glede skladnosti s specifikacijo USB. USB-IF ponuja knjižnico dokumentov, iskanje izdelkov in kontaktne informacije za testiranje skladnosti USB.
Lastniško polnjenje USB
Lastniško polnjenje USB je različica polnjenja USB, ki so jo razvila nekatera podjetja, kot sta Berg Electronics, hčerinska družba NCR, in Microsoft. Ta način polnjenja uporablja lastniški priključek in protokol polnjenja, ki ga USB-IF ne podpira.
USB licenciranje in patenti
USB-IF ima v lasti patente, povezane s tehnologijo USB, in zaračunava licenčnino proizvajalcem, ki želijo uporabljati logotip USB in ID prodajalca. USB-IF licencira tudi standard PoweredUSB, ki je lastniški standard za polnjenje in prenos podatkov, ki ga je razvil USB-IF. Za izdelke PoweredUSB je potreben preizkus skladnosti USB.
Skladnost z USB in sporočila za javnost
Testiranje skladnosti USB je obvezno za vse izdelke USB, vključno s tistimi, ki uporabljajo lastniške metode polnjenja. USB-IF izdaja sporočila za javnost in zagotavlja vire za člane in izvajalce specifikacije USB. USB-IF ponuja tudi logotip in ID prodajalca za skladne izdelke USB.
Razumevanje združljivosti različic USB
Zakaj je združljivost različic USB pomembna?
Ko poskušate uporabiti naprave USB, je pomembno upoštevati združljivost različice USB naprave in vrat, v katera bo priključena. Če različica USB naprave in vrata nista združljiva, naprava morda ne bo delovala ali bo delovala pri nižji hitrosti od želene. To pomeni, da naprava ne bo mogla delovati v celoti.
Katere so različne različice USB?
Različice USB vključujejo USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 in USB 3.2. Različico USB določajo hitrost prenosa, izhodna moč in fizični priključki.
Kaj je največja težava pri združljivosti različice USB?
Največja težava pri združljivosti različice USB je, da so se priključki USB sčasoma spremenili, čeprav iz tehtnih razlogov. To pomeni, da tudi če računalnik ali gostiteljska naprava podpira določeno različico USB, fizična vrata morda niso prava vrsta, da bi ustrezala vtiču naprave.
Kako lahko zagotovite, da so vaše naprave USB združljive?
Če želite zagotoviti, da so vaše naprave USB združljive, morate upoštevati naslednje spremenljivke:
- USB različica naprave in vrat
- Vrsta priključka USB (vrsta A, vrsta B, vrsta C itd.)
- Hitrosti prenosa USB
- Izhodna moč vrat USB
- Želene zmogljivosti naprave USB
- Največja zmogljivost vrat USB
- Vrsta naprave USB (bliskovni pogon, trdi disk, polnilna naprava itd.)
S tabelo združljivosti lahko ugotovite, katere različice USB in vtiči so med seboj združljivi.
Kaj združljivost različice USB pomeni za hitrost prenosa?
Združljivost različice USB pomeni, da bo hitrost prenosa naprave omejena na najnižjo različico USB obeh komponent. Na primer, če je naprava USB 3.0 priključena na vrata USB 2.0, bo hitrost prenosa omejena na hitrost prenosa USB 2.0.
Naprave USB
Uvod v USB naprave
Naprave USB so zunanje zunanje naprave, namenjene priključitvi na računalnik prek priključkov USB. Ponujajo hitro in enostavno rešitev za razširitev funkcionalnosti in moči računalnika. Naprave USB so različnih oblik in velikosti, njihovo število pa se vsako leto povečuje. Dandanes so USB naprave bistveni del sodobnega računalništva in težko si je predstavljati računalnik brez njih.
Primeri USB naprav
Tukaj je nekaj primerov naprav USB:
- USB disk: majhna naprava, ki vsebuje bliskovni pomnilnik za shranjevanje podatkov. Je sodobna alternativa stari disketi.
- Joystick/Gamepad: Naprava, ki se uporablja za igranje iger na računalniku. Ponuja veliko gumbov in hiter odzivni čas.
- Slušalke: Naprava, ki se uporablja za poslušanje zvoka in snemanje vokalov. Je priljubljena izbira za podcaste ali dajanje intervjujev.
- iPod/MP3 predvajalniki: naprava za shranjevanje in predvajanje glasbe. Napolni se lahko s tisoči pesmi in se lahko priključi na računalnik za sinhronizacijo.
- Tipkovnica: naprava, ki se uporablja za vnos številk in besedila. Je dobra alternativa tipkovnici polne velikosti.
- Jump/Thumb Drive: majhna naprava, ki vsebuje bliskovni pomnilnik za shranjevanje podatkov. Je sodobna alternativa stari disketi.
- Zvočna kartica/zvočniki: naprava, ki se uporablja za predvajanje zvoka. Ponuja boljšo kakovost zvoka kot zvočniki, vgrajeni v računalnik.
- Spletna kamera: naprava, ki se uporablja za snemanje videa in fotografiranje. Je priljubljena izbira za videokonference in pretakanje.
- Tiskalniki: naprava za tiskanje besedil in slik. Ponuja različne načine tiskanja, kot so brizgalni, laserski ali termični.
Naprave USB OTG
USB On-The-Go (OTG) je funkcija, ki jo ponujajo nekatere naprave USB. Napravi omogoča, da deluje kot gostitelj in komunicira z drugimi napravami USB. Tukaj je nekaj primerov naprav USB OTG:
- Mobilni telefon: naprava, ki ponuja funkcijo USB OTG. Uporablja se lahko za priključitev zunanjih naprav USB, kot sta tipkovnica ali miška.
- Kamera: naprava, ki ponuja funkcijo USB OTG. Uporablja se lahko za priklop USB ključka za shranjevanje slik in video posnetkov.
- Scanner: naprava, ki ponuja funkcijo USB OTG. Uporablja se lahko za pretvorbo skeniranih dokumentov ali slik v digitalne datoteke.
Iskanje vrat USB na vaših napravah
Tipične lokacije vrat USB
Vrata USB so kot množični kabelski vmesniki, ki omogočajo medsebojno povezavo sodobne osebne in potrošniške elektronike. Najdete jih lahko na različnih lokacijah v vaših napravah, vključno z:
- Namizni računalniki: običajno se nahajajo na zadnji strani stolpa
- Prenosni računalniki: običajno se nahajajo ob straneh ali zadnji strani naprave
- Tablični računalniki in pametni telefoni: dodatna vrata USB so lahko nameščena na polnilnih blokih ali stojalih
Kako deluje naštevanje USB
Ko napravo USB povežete z računalnikom, postopek, imenovan enumeration, napravi dodeli edinstven naslov in začne postopek njene identifikacije. Temu se reče naštevanje. Računalnik nato ugotovi, za katero vrsto naprave gre, in dodeli ustrezen gonilnik za njeno upravljanje. Na primer, če povežete miško, računalnik pošlje majhne ukaze napravi in jo prosi, naj pošlje nazaj informacije o svojih parametrih. Ko računalnik preveri, ali je naprava miška, dodeli ustrezen gonilnik za njeno upravljanje.
Hitrosti in pasovne širine USB
USB 2.0 je najpogostejša vrsta vrat USB z največjo hitrostjo 480 Mbps. USB 3.0 in 3.1 sta hitrejša s hitrostjo do 5 oziroma 10 gigabitov na sekundo. Vendar pa hitrost vrat USB ni zagotovljena, saj je razdeljena med vse povezane naprave. Gostiteljski računalnik nadzoruje pretok podatkov tako, da jih razdeli na okvirje, pri čemer se vsak nov okvir začne v novi časovni reži. To zagotavlja, da ima vsaka naprava dovolj prostora za pošiljanje in prejemanje podatkov.
Spremljanje vaših naprav USB
Ker lahko izbirate med številnimi napravami USB, je težko slediti, katera je katera. Mnogi proizvajalci jasno označujejo svoje naprave z logotipi ali nalepkami, a če imate veliko naprav, je še vedno težko določiti, katera je katera. Za pomoč pri tem lahko uporabite upravitelja USB, da odprete seznam vseh nameščenih naprav USB in določite, katero želite uporabiti. Preprosto kliknite napravo, ki jo želite uporabiti, in dodeljena bo ustreznim vratom.
zaključek
Torej imate vse, kar morate vedeti o USB. To je protokol, ki vam omogoča povezovanje in komunikacijo s številnimi napravami, obstaja pa že skoraj 25 let.
Spremenil se je način povezovanja in uporabe računalnikov in tu bo ostal. Zato naj vas ne bo strah potopiti se in si zmočiti noge! Ni tako strašno, kot se sliši!
Sem Joost Nusselder, ustanovitelj Neaere in tržnik vsebine, oče in rad preizkušam novo opremo s kitaro, ki je v središču moje strasti, in skupaj s svojo ekipo od leta 2020 ustvarjam poglobljene članke na blogu. pomagati zvestim bralcem z nasveti za snemanje in kitaro.
