Är inte USB bara en universell standard för att ansluta enheter? Tja, inte riktigt.
Universal Serial Bus (USB) är en industristandard utvecklad i mitten av 1990-talet med användning av kommunikationsprotokoll i en buss för anslutning. Den designades för att standardisera anslutningen av datortillbehör (inklusive tangentbord och skrivare) till persondatorer, både för att kommunicera och för att leverera el.
Men hur gör den det? Och varför behöver vi det? Låt oss titta på tekniken och ta reda på det.
Förstå innebörden av Universal Serial Bus (USB)
Den standardiserade anslutningen för enheter
USB är en standardiserad anslutning som gör att enheter kan anslutas till en dator eller andra enheter. Det är avsett att förbättra anslutningsmöjligheterna för ett brett utbud av enheter och tillåta dem att kommunicera med varandra. USB används ofta i branschen och är den föredragna metoden för att ansluta enheter till persondatorer.
Upprätta protokoll för USB-enheter
USB upprättar protokoll för enheter att kommunicera med varandra. Det tillåter enheter att begära och ta emot data i stora mängder. Till exempel kan ett tangentbord skicka en begäran till datorn om att skriva en bokstav, och datorn skickar tillbaka brevet till tangentbordet för att visa det.
Ansluta en rad enheter
USB kan ansluta ett brett utbud av enheter, inklusive mediaenheter som hårddiskar och flashenheter. Det är också avsett att möjliggöra spontan konfiguration av enheter. Detta innebär att när en enhet är ansluten kan datorn automatiskt upptäcka och konfigurera den utan att behöva startas om.
Den fysiska strukturen för USB
USB består av en platt, rektangulär kontakt som sätts in i en port på en dator eller hubb. Det finns olika typer av USB-kontakter, inklusive fyrkantiga och lutande yttre kontakter. Uppströmskontakten är vanligtvis borttagbar och en kabel används för att ansluta den till datorn eller hubben.
USB-spänning och maximal bandbredd
Den senaste generationen av USB stöder en maximal spänning på 5 volt och en maximal bandbredd på 10 Gbps. Strukturen för USB inkluderar följande gränssnitt:
- Host Controller Driver (HCD)
- Host Controller Driver Interface (HCDI)
- USB-enhet
- USB Hub
Hantera bandbredd och uppfylla kundkrav
USB-protokollet hanterar sammankopplingen mellan enheter och hanterar bandbredden för att säkerställa att data överförs så snabbt som möjligt. Vilken bandbredd som är tillgänglig beror på USB-enhetens tekniska specifikationer. USB-mjukvaran hanterar och kontrollerar dataflödet och realiserar kommunikationen mellan de dolda delarna av USB.
Underlättar dataöverföring med USB-rör
USB består av rör som underlättar överföringen av data mellan enheter. Ett rör är en logisk kanal som används för att överföra data mellan mjukvara och hårdvara. USB-rör används för att överföra data mellan enheter och programvara.
Utvecklingen av USB: från grundläggande anslutning till global standard
De tidiga dagarna av USB
USB-enheter utvecklades ursprungligen som ett sätt att installera en dator med en mängd kringutrustning. I början fanns det två grundläggande varianter av USB: parallell och seriell. Utvecklingen av USB började 1994, med målet att i grunden göra det lättare att ansluta datorer till en mängd enheter.
Adresserings- och användbarhetsproblemen som plågade parallella och seriella anslutningar förenklades med USB, eftersom det möjliggjorde programvarukonfiguration av anslutna enheter, vilket möjliggjorde större plug and play-funktionalitet. Ajay Bhatt och hans team arbetade på de integrerade kretsarna med stöd för USB, som producerades av Intel. De första USB-gränssnitten såldes globalt i januari 1996.
USB 1.0 och 1.1
Den tidigaste revisionen av USB antogs allmänt, och det ledde till att Microsoft utsåg USB som standardanslutningsmetoden för datorer. USB 1.0- och 1.1-specifikationerna tillåter anslutningar med låg bandbredd, med en maximal överföringshastighet på 12 Mbps. Detta var en betydande förbättring jämfört med parallella och seriella anslutningar.
I augusti 1998 dök de första USB 1.1-enheterna upp, som överensstämde med den nya standarden. Designen försvårades dock av att kringutrustning behandlades som ansluten till anslutningsuttaget, som var känt som "A"-kontakten. Detta ledde till utvecklingen av "B"-kontakten, som möjliggjorde en mer flexibel anslutning till kringutrustning.
USB 2.0
I april 2000 introducerades USB 2.0, vilket gav stöd för anslutningar med högre bandbredd med en maximal överföringshastighet på 480 Mbps. Detta ledde till utvecklingen av mindre konstruktioner, såsom miniatyriserade kontakter och USB-minnen. De mindre designerna möjliggjorde större portabilitet och bekvämlighet.
USB 3.0 och senare
USB 3.0 introducerades i november 2008, med en maximal överföringshastighet på 5 Gbps. Detta var en betydande förbättring jämfört med USB 2.0 och möjliggjorde snabbare dataöverföringshastigheter. USB 3.1 och USB 3.2 introducerades senare, med ännu högre överföringshastigheter.
Ändringar av konstruktionen av USB har gjorts under åren, med ändringsmeddelanden och viktiga tekniska ändringsmeddelanden (ECN) inkluderade i paketet. USB-kablar har också utvecklats, med introduktionen av interchip-kablar som gör det möjligt att kommunicera mellan enheter utan att behöva en separat USB-anslutning.
USB har även lagt till stöd för dedikerade laddare, vilket möjliggör snabbare laddning av enheter. USB har blivit en global standard, med miljarder enheter sålda över hela världen. Det har revolutionerat sättet vi ansluter och kommunicerar med våra enheter, och det fortsätter att utvecklas för att möta behoven i den moderna världen.
USB-kontakttyper
Beskrivning
USB-kontakter är en viktig del av USB-systemet, och tillhandahåller ett sätt att ansluta USB-enheter till en dator eller annan enhet. Det finns flera olika typer av USB-kontakter, var och en med sin egen specifika konfiguration och beteckning.
Typer av USB-kontakter och -kontakter
USB-kontakten är hankontakten som vanligtvis finns på USB-kablar, medan USB-kontakten är honkontakten som finns på USB-enheter. Det finns flera olika typer av USB-kontakter och -kontakter, inklusive:
- Typ A: Detta är den vanligaste typen av USB-kontakt, som vanligtvis finns på USB-enheter som tangentbord, minnesstickor och AVR-enheter. Den avslutas i andra änden med en typ A-kontakt som ansluts till en USB-port på en dator eller annan enhet.
- Typ B: Denna typ av USB-kontakt finns vanligtvis på USB-enheter som kräver mer ström än en typ A-kontakt kan ge, såsom skrivare och skannrar. Den avslutas i andra änden med en typ B-kontakt som ansluts till en USB-port på en dator eller annan enhet.
- Mini-USB: Denna typ av USB-kontakt är en mindre version av typ B-kontakten och finns vanligtvis på digitalkameror och andra små enheter. Den avslutas i andra änden med en typ A- eller typ B-kontakt som ansluts till en USB-port på en dator eller annan enhet.
- Mikro-USB: Den här typen av USB-kontakt är ännu mindre än Mini-USB-kontakten och finns vanligtvis på nyare enheter som smartphones och surfplattor. Den avslutas i andra änden med en typ A- eller typ B-kontakt som ansluts till en USB-port på en dator eller annan enhet.
- USB Type-C: Detta är den nyaste typen av USB-kontakt och blir allt mer allmänt förekommande. Det är en rotationssymmetrisk plugg som kan sättas in åt båda hållen, vilket gör den lättare att använda. Den har också många stift och skärmning, vilket gör den mer robust och kan fungera i tuffa miljöer. Den avslutas i andra änden med en typ A- eller typ B-kontakt som ansluts till en USB-port på en dator eller annan enhet.
USB-kontaktfunktioner
USB-kontakter har flera funktioner som är utformade för att göra dem enklare att använda och mer pålitliga. Dessa inkluderar:
- Polarisering: USB-kontakter och -kontakter är nominellt insatta i en specifik riktning för att undvika förvirring och säkerställa att rätt ledningar är anslutna.
- Gjuten avlastning: USB-kablar är ofta gjutna med en övergjutning av plast som ger avlastning och potentiellt bidrar till kabelns robusthet.
- Metallskal: USB-kontakter har ofta ett metallskal som ger skärmning och hjälper till att hålla kretsen intakt.
- Blå färg: USB 3.0-kontakter är ofta färgade blå för att ange deras högre överföringshastigheter och kompatibilitet med USB 2.0-enheter.
Förstå USB-överföringshastigheter
USB-generationer och hastigheter
USB har genomgått flera iterationer sedan den först kom ut, och varje version har sin egen överföringshastighet. De viktigaste USB-portarna som finns på moderna bärbara datorer och enheter är USB 2.0, USB 3.0 och USB 3.1. Här är överföringshastigheterna för varje generation:
- 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 (tidigare känd som USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
Det är viktigt att notera att överföringshastigheterna begränsas av den långsammaste enheten som är ansluten till USB-porten. Så om du har en USB 3.0-enhet ansluten till en USB 2.0-port kommer överföringshastigheten att vara begränsad till 480 Mbps.
USB-kablar och överföringshastigheter
Den typ av USB-kabel du använder kan också påverka överföringshastigheterna. USB-kablar definieras av deras förmåga att överföra data och ström. Här är de vanliga USB-kablarna och deras definierade överföringshastigheter:
- USB 1.0/1.1-kablar: Kan överföra data med upp till 12 Mbps
- USB 2.0-kablar: Kan överföra data med upp till 480 Mbps
- USB 3.x-kablar: Kan överföra data med upp till 10 Gbps
USB Superspeed och Superspeed+
USB 3.0 var den första versionen som introducerade "Superspeed"-överföringshastigheter på 5 Gbps. Senare versioner av USB 3.0, känd som USB 3.1 Gen 2, introducerade "Superspeed+" överföringshastigheter på 10 Gbps. Detta innebär att USB 3.1 Gen 2 fördubblar överföringshastigheten för USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, som presenterades av USB Implementers Forum i september 2017, identifierar två överföringshastigheter:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (tidigare känd som USB 3.0 och USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (tidigare känd som USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) och laddningshastigheter
USB har också en specifikation som kallas USB Power Delivery (PD), som möjliggör snabbare laddningshastigheter och kraftöverföring. USB PD kan leverera upp till 100 watt effekt, vilket är mer än tillräckligt för att ladda en bärbar dator. USB PD är utbredd i nyare bärbara datorer och enheter, och du kan identifiera den genom att leta efter USB PD-logotypen.
Identifiera USB-överföringshastigheter
Att känna till de olika USB-överföringshastigheterna kan hjälpa dig att identifiera och diagnostisera potentiella problem med dina enheter. Här är några sätt att identifiera USB-överföringshastigheter:
- Leta efter USB-logotypen på din enhet eller kabel. Logotypen kommer att indikera USB-generering och hastighet.
- Kontrollera din enhets specifikationer. Specifikationerna bör lista USB-versionen och överföringshastigheten.
- Lägg lite tid på att flytta filer mellan enheter. Detta ger dig en uppfattning om vilken överföringshastighet du kan förvänta dig.
Att förstå USB-överföringshastigheter kan vara komplicerat, men det är viktigt att förstå om du har fastnat för att namnge maxvärdena för dina enheter. Genom att dra nytta av den senaste USB-tekniken kan du uppnå högre överföringshastigheter och få högre effektivitet.
Effekt
USB Power Delivery (PD)
USB Power Delivery (PD) är en förfrågan-och-leverans-teknik baserad på vissa USB-kontakter och kablar som ger högre prestanda och laddningsmöjligheter. PD är en standard som tillåter upp till 100W strömförsörjning, vilket räcker för att ladda en bärbar dator. PD stöds av vissa Android-enheter och bärbara datorer, såväl som av vissa USB-laddare.
USB-laddning
USB-laddning är en funktion som gör att USB-enheter kan laddas via en USB-port. USB-laddning stöds av de flesta USB-enheter, inklusive smartphones, surfplattor och kameror. USB-laddning kan göras via en USB-kabel ansluten till en laddare eller en dator.
USB-verktyg och testlabb
USB-verktyg och testlabb är resurser som utvecklare kan använda för att testa sina USB-produkter för överensstämmelse med USB-specifikationen. USB-IF tillhandahåller ett dokumentbibliotek, produktsökning och kontaktinformation för testning av USB-efterlevnad.
USB proprietär laddning
Proprietär USB-laddning är en variant av USB-laddning som har utvecklats av vissa företag, som Berg Electronics, ett dotterbolag till NCR, och Microsoft. Denna laddningsmetod använder en proprietär kontakt och laddningsprotokoll som inte godkänns av USB-IF.
USB-licens och patent
USB-IF äger patent relaterade till USB-teknik och tar ut en licensavgift för tillverkare som vill använda USB-logotypen och leverantörs-ID. USB-IF licenserar också PoweredUSB-standarden, som är en proprietär laddnings- och dataöverföringsstandard utvecklad av USB-IF. USB-kompatibilitetstest krävs för PoweredUSB-produkter.
USB-efterlevnad och pressmeddelanden
USB-kompatibilitetstester krävs för alla USB-produkter, inklusive de som använder proprietära laddningsmetoder. USB-IF utfärdar pressmeddelanden och tillhandahåller resurser för medlemmar och implementerare av USB-specifikationen. USB-IF tillhandahåller också en logotyp och leverantörs-ID för kompatibla USB-produkter.
Förstå USB-versionskompatibilitet
Varför är USB-versionskompatibilitet viktig?
När du försöker använda USB-enheter är det viktigt att överväga kompatibiliteten för USB-versionen av enheten och porten den kommer att anslutas till. Om USB-versionen av enheten och porten inte är kompatibla kan det hända att enheten inte körs eller körs med lägre hastighet än önskat. Detta innebär att enheten inte kommer att kunna prestera till sin fulla potential.
Vilka är de olika USB-versionerna?
USB-versioner inkluderar USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 och USB 3.2. USB-versionen bestäms av överföringshastigheter, uteffekt och fysiska kontakter.
Vad är det största problemet med USB-versionskompatibilitet?
Det största problemet med USB-versionskompatibilitet är att USB-kontakterna har förändrats över tiden, om än av goda skäl. Detta innebär att även om en dator eller värdenhet stöder en viss USB-version, kanske den fysiska porten inte är av rätt typ för att passa enhetens kontakt.
Hur kan du se till att dina USB-enheter är kompatibla?
För att säkerställa att dina USB-enheter är kompatibla måste du överväga följande variabler:
- USB-version av enheten och porten
- Typ av USB-kontakt (Typ-A, Typ-B, Type-C, etc.)
- USB-överföringshastigheter
- Strömutgång från USB-porten
- Önskad kapacitet för USB-enheten
- Högsta kapacitet för USB-porten
- Typ av USB-enhet (flash-enhet, hårddisk, laddningsenhet, etc.)
Du kan använda ett kompatibilitetsdiagram för att ta reda på vilka USB-versioner och pluggar som är kompatibla med varandra.
Vad betyder USB-versionskompatibilitet för överföringshastighet?
USB-versionskompatibilitet innebär att enhetens överföringshastighet begränsas till den lägsta USB-versionen av de två komponenterna. Till exempel, om en USB 3.0-enhet är ansluten till en USB 2.0-port, kommer överföringshastigheten att begränsas till USB 2.0-överföringshastigheterna.
USB-enheter
Introduktion till USB-enheter
USB-enheter är extern kringutrustning utformad för att anslutas till en dator via USB-kontakter. De erbjuder en snabb och enkel lösning för att utöka en dators funktionalitet och kraft. USB-enheter finns i olika former och storlekar, och antalet ökar varje år. Nuförtiden är USB-enheter en viktig del av modern datoranvändning, och det är svårt att föreställa sig en dator utan dem.
Exempel på USB-enheter
Här är några exempel på USB-enheter:
- USB-disk: En liten enhet som innehåller flashminne för lagring av data. Det är ett modernt alternativ till den gamla disketten.
- Joystick/Gamepad: En enhet som används för att spela spel på en dator. Den erbjuder många knappar och snabba reaktionstider.
- Headset: En enhet som används för att lyssna på ljud och spela in sång. Det är ett populärt val för podcasting eller intervjuer.
- iPod/MP3-spelare: En enhet som används för att lagra och spela musik. Den kan fyllas med tusentals låtar och kan kopplas till en dator för synkronisering.
- Knappsats: En enhet som används för att mata in siffror och text. Det är ett bra alternativ till ett tangentbord i full storlek.
- Jump/Thumb Drive: En liten enhet som innehåller flashminne för lagring av data. Det är ett modernt alternativ till den gamla disketten.
- Ljudkort/högtalare: En enhet som används för att spela upp ljud. Den ger bättre ljudkvalitet än en dators inbyggda högtalare.
- Webbkamera: En enhet som används för att spela in video och ta bilder. Det är ett populärt val för videokonferenser och streaming.
- Skrivare: En enhet som används för att skriva ut texter och bilder. Den erbjuder olika sätt att skriva ut, som bläckstråle, laser eller termisk.
USB OTG-enheter
USB On-The-Go (OTG) är en funktion som vissa USB-enheter erbjuder. Det gör att en enhet kan fungera som värd och kommunicera med andra USB-enheter. Här är några exempel på USB OTG-enheter:
- Mobiltelefon: En enhet som erbjuder USB OTG-funktionalitet. Den kan användas för att ansluta USB-kringutrustning, såsom ett tangentbord eller en mus.
- Kamera: En enhet som erbjuder USB OTG-funktionalitet. Den kan användas för att ansluta ett USB-minne för att lagra bilder och videor.
- Skanner: En enhet som erbjuder USB OTG-funktionalitet. Den kan användas för att konvertera skannade dokument eller bilder till digitala filer.
Hitta USB-portar på dina enheter
Typiska placeringar av USB-portar
USB-portar är som bulkkabelgränssnitt som gör att modern personlig elektronik och hemelektronik kan anslutas till varandra. De kan hittas på en mängd olika platser på dina enheter, inklusive:
- Stationära datorer: vanligtvis placerade på baksidan av tornet
- Bärbara datorer: vanligtvis placerade på sidorna eller baksidan av enheten
- Surfplattor och smartphones: ytterligare USB-portar kan finnas på laddningsblock eller stativ
Hur USB-uppräkning fungerar
När du ansluter en USB-enhet till din dator tilldelar en process som kallas uppräkning enheten en unik adress och påbörjar processen att identifiera den. Detta kallas att vara uppräknad. Datorn tar sedan reda på vilken typ av enhet det är och tilldelar lämplig drivrutin för att styra den. Till exempel, om du ansluter en mus, skickar datorn små kommandon till enheten och ber den skicka tillbaka information om dess parametrar. När datorn har verifierat att enheten är en mus, tilldelar den lämplig drivrutin för att styra den.
USB-hastigheter och bandbredd
USB 2.0 är den vanligaste typen av USB-port, med en maximal hastighet på 480 Mbps. USB 3.0 och 3.1 är snabbare, med hastigheter upp till 5 respektive 10 gigabit per sekund. Hastigheten på en USB-port kan dock inte garanteras, eftersom den är uppdelad på alla anslutna enheter. Värddatorn styr dataflödet genom att dela upp det i ramar, där varje ny bildruta börjar i en ny tidslucka. Detta säkerställer att varje enhet ges en hel del utrymme för att skicka och ta emot data.
Hålla reda på dina USB-enheter
Med massor av USB-enheter att välja mellan kan det vara svårt att hålla reda på vilken som är vilken. Många tillverkare markerar tydligt sina enheter med logotyper eller etiketter, men har man många enheter kan det ändå vara svårt att avgöra vilken som är vilken. För att hjälpa till med detta kan du använda en USB-hanterare för att öppna en lista över alla installerade USB-enheter och bestämma vilken du vill använda. Klicka bara på den enhet du vill använda, så kommer den att tilldelas till lämplig port.
Slutsats
Så där har du allt du behöver veta om USB. Det är ett protokoll som låter dig ansluta och kommunicera med ett brett utbud av enheter, och det har funnits i nästan 25 år.
Det har förändrat hur vi ansluter och använder datorer och det är här för att stanna. Så var inte rädd för att dyka in och få fötterna blöta! Det är inte så läskigt som det låter!
Jag är Joost Nusselder, grundaren av Neaera och en innehållsmarknadsförare, pappa och älskar att testa ny utrustning med gitarr i hjärtat av min passion, och tillsammans med mitt team har jag skapat djupgående bloggartiklar sedan 2020 för att hjälpa trogna läsare med inspelningar och gitarrtips.
