Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о стандарте компьютерной шины. Информацию о переносном запоминающем устройстве USB см. В разделе Флэш-накопитель USB . Для использования в других целях, см USB (значения) .

универсальная последовательная шина
Сертифицированный USB.svg
Сертифицированный логотип USB
ТипАвтобус
История производства
Дизайнер
РазработанЯнварь 1996 г . ; 25 лет назад ( 1996-01 )
ПроизведеноС мая 1996 г. [1]
ЗамененоПоследовательный порт , параллельный порт , игровой порт , Apple Desktop Bus , порт PS / 2 и FireWire (IEEE 1394)
Основные Характеристики
Длина2–5 м (6 футов 7 дюймов - 16 футов 5 дюймов) (по категориям)
Ширина
  • 12 мм (тип A) [2]
  • 8,45 мм (тип-B)
  • 6,8 мм (мини / микро)
  • 8,25 мм (тип-C)
Высота
  • 4,5 мм (тип A) [2]
  • 7,26 мм (тип-B)
  • 10,44 мм (тип B SuperSpeed)
  • 1,8–3 мм (мини / микро)
  • 2,4 мм (тип-C)
Горячее подключениеда
Внешнийда
Кабель
  • 4 провода плюс экран
  • 9 проводов плюс экран (SuperSpeed)
Булавки
  • 4: 1 питание, 2 данных, 1 земля
  • 5 (на ходу)
  • 9 (сверхскоростной)
  • 11 (Powered-B SuperSpeed)
  • 24 (USB-C)
КоннекторУникальный
Электрические
Сигнал5 В постоянного тока
Максимум. Напряжение
  • 5.00+0,25
    -0,60     V
  • 5.00+0,25
    -0,55     V     (USB 3.0)
  • 20,00 В ( PD )
Максимум. Текущий
  • 0,5 А (USB 2.0)
  • 0,9 А (USB 3.0)
  • 1,5 А ( BC 1,2)
  • 3 А (USB-C)
  • До 5 А ( PD )
Данные
Сигнал данныхПакетные данные, определенные спецификациями
Ширина1 бит
БитрейтВ зависимости от режима
полудуплекс ( USB 1.x и USB 2.0 ):
1,5; 12; 480 Мбит / с
полнодуплексный ( USB 3.x и USB4 ):
5000; 10000; 20000; 40000 Мбит / с
Максимум. устройства127
ПротоколСерийный
Закрепить
USB.svg
Разъем USB-A (слева) и разъем USB-B (справа)
Контакт 1 Шина V (+5 В)
Контакт 2  Данные-
Пин 3  Данные +
Штырь 4  Земля
Порты USB-A 3.1 Gen 1 (3.0, также позже переименованный в USB 3.2 Gen 1)

Универсальная последовательная шина ( USB ) - это промышленный стандарт , устанавливающий спецификации для кабелей и разъемов, а также протоколов для подключения, связи и питания ( взаимодействия ) между компьютерами, периферийными устройствами и другими компьютерами. [3] Существует широкий спектр оборудования USB , включая одиннадцать различных разъемов , из которых USB-C является самым последним.

Выпущенный в 1996 году стандарт USB в настоящее время поддерживается Форумом разработчиков USB (USB-IF). Было четыре поколения спецификаций USB: USB 1. x , USB 2.0 , USB 3. x и USB4 . [4]

Обзор [ править ]

USB был разработан для стандартизации подключения периферийных устройств к персональным компьютерам, как для связи, так и для подачи электроэнергии. Он в значительной степени заменил интерфейсы, такие как последовательные порты и параллельные порты , и стал обычным явлением для широкого спектра устройств. Примеры периферийных устройств, подключаемых через USB, включают компьютерные клавиатуры и мыши, видеокамеры, принтеры, портативные медиаплееры, дисководы и сетевые адаптеры.

USB-разъемы все чаще заменяют другие типы зарядных кабелей портативных устройств.

Идентификация розетки (розетки) [ править ]

Основная статья: USB-оборудование § Разъемы

Этот раздел предназначен для быстрой идентификации USB-розеток (розеток) на оборудовании. Дальнейшие схемы и обсуждение вилок и розеток можно найти в основной статье выше.

Доступные розетки для каждого разъема
РазъемыUSB 1.0
1996 г.		USB 1.1
1998 г.		USB 2.0
2001 г.		USB 2.0
Пересмотренный		USB 3.0
2011 г.		USB 3.1
2014 г.		USB 3.2
2017 г.		USB4
2019
Скорость передачи данных1,5 Мбит / с
( низкая скорость )
12 Мбит / с
( полная скорость)		1,5 Мбит / с
( низкая скорость )
12 Мбит / с
( полная скорость )		1,5 Мбит / с
( низкая скорость )
12 Мбит / с
( полная скорость )
480 Мбит / с
( высокая скорость )		5 Гбит / с
( SuperSpeed )		10 Гбит / с
( SuperSpeed ​​+ )		20 Гбит / с
( SuperSpeed ​​+ )		40 Гбит / с
( SuperSpeed ​​+ и Thunderbolt 3 )
СтандартАВведите
Введите
Не рекомендуется
BТип B
Тип B
Не рекомендуется
CНет данныхТип C ( увеличенный )
МиниАНет данныхМини А
Не рекомендуется
BМини Б
ABНет данныхMini AB
МикроАНет данных
BНет данныхMicro B
Micro B
Не рекомендуется
ABMicro AB
Не рекомендуется
РазъемыUSB 1.0
1996 г.		USB 1.1
1998 г.		USB 2.0
2001 г.		USB 2.0
Пересмотренный		USB 3.0
2011 г.		USB 3.1
2014 г.		USB 3.2
2017 г.		USB4
2019

Цели [ править ]

Универсальная последовательная шина была разработана для упрощения и улучшения интерфейса между персональными компьютерами и периферийными устройствами по сравнению с ранее существовавшими стандартными или специализированными частными интерфейсами. [5]

С точки зрения пользователя компьютера, интерфейс USB упрощает использование несколькими способами:

  • Интерфейс USB самоконфигурируется, что избавляет пользователя от необходимости настраивать параметры устройства для скорости или формата данных, а также настраивать прерывания , адреса ввода / вывода или каналы прямого доступа к памяти. [6]
  • USB-разъемы стандартизированы на хосте, поэтому любое периферийное устройство может использовать большинство доступных розеток.
  • USB использует все преимущества дополнительной вычислительной мощности, которую можно экономично вложить в периферийные устройства, чтобы они могли управлять собой. Таким образом, USB-устройства часто не имеют настраиваемых пользователем параметров интерфейса.
  • Интерфейс USB поддерживает « горячую» замену (устройства можно заменять без перезагрузки главного компьютера).
  • Маленькие устройства могут получать питание непосредственно от интерфейса USB, что устраняет необходимость в дополнительных кабелях питания.
  • Поскольку использование логотипа USB разрешено только после тестирования на соответствие , пользователь может быть уверен, что устройство USB будет работать должным образом без подробного взаимодействия с настройками и конфигурацией.
  • Интерфейс USB определяет протоколы восстановления после распространенных ошибок, повышая надежность по сравнению с предыдущими интерфейсами. [5]
  • Установка устройства, основанного на стандарте USB, требует минимальных действий оператора. Когда пользователь подключает устройство к порту на работающем компьютере, оно либо полностью автоматически настраивается с использованием существующих драйверов устройств , либо система предлагает пользователю найти драйвер, который затем устанавливает и настраивает автоматически.

Стандарт USB также обеспечивает множество преимуществ для производителей оборудования и разработчиков программного обеспечения, в частности, в относительной простоте реализации:

  • Стандарт USB устраняет необходимость разрабатывать собственные интерфейсы для новых периферийных устройств.
  • Широкий диапазон скоростей передачи, доступных через интерфейс USB, подходит для устройств, от клавиатур и мышей до интерфейсов потокового видео.
  • Интерфейс USB может быть разработан для обеспечения максимально возможной задержки для функций, критичных по времени, или может быть настроен для фоновой передачи больших объемов данных с минимальным влиянием на системные ресурсы.
  • Интерфейс USB является универсальным, без сигнальных линий, предназначенных только для одной функции одного устройства. [5]

Ограничения [ править ]

Как и все стандарты, USB имеет несколько ограничений:

  • USB-кабели имеют ограниченную длину, поскольку стандарт был предназначен для периферийных устройств на одной и той же столешнице, а не между комнатами или зданиями. Однако порт USB можно подключить к шлюзу, который получает доступ к удаленным устройствам.
  • USB имеет строгую древовидную топологию сети и протокол ведущий / ведомый для адресации периферийных устройств; эти устройства не могут взаимодействовать друг с другом, кроме как через хост, и два хоста не могут напрямую общаться через свои USB-порты. Некоторое расширение этого ограничения возможно через USB On-The-Go , Dual-Role-Devices [7] и Protocol Bridge .
  • Хост не может транслировать сигналы на все периферийные устройства одновременно - каждое должно быть адресовано индивидуально. Для некоторых очень высокоскоростных периферийных устройств требуется постоянная скорость, недоступная в стандарте USB. [5]
  • Хотя существуют преобразователи между некоторыми устаревшими интерфейсами и USB, они могут не обеспечивать полную реализацию устаревшего оборудования. Например, преобразователь USB в параллельный порт может хорошо работать с принтером, но не со сканером, который требует двунаправленного использования выводов данных.

Для разработчика продукта использование USB требует реализации сложного протокола и подразумевает наличие «интеллектуального» контроллера в периферийном устройстве. Разработчики USB-устройств, предназначенных для публичной продажи, как правило, должны получить идентификатор USB, который требует от них уплаты взноса Форуму разработчиков USB . Разработчики продуктов, использующих спецификацию USB, должны подписать соглашение с форумом разработчиков. Использование логотипов USB на продукте требует ежегодных взносов и членства в организации. [5]

История [ править ]

Основной логотип USB- трезубца [8]
USB4 40 Гбит трезубец логотип
Логотип USB на головке стандартного разъема USB-A

Группа из семи компаний начала разработку USB в 1994 году: Compaq , DEC , IBM , Intel , Microsoft , NEC и Nortel . [9] Цель заключалась в том, чтобы существенно упростить подключение внешних устройств к ПК за счет замены множества разъемов на задней панели ПК, решения проблем удобства использования существующих интерфейсов, а также упрощения конфигурации программного обеспечения всех устройств, подключенных к USB, а также поскольку позволяет увеличить скорость передачи данных для внешних устройств. Аджай Бхатт и его команда работали над стандартом в Intel; [10] [11] первые интегральные схемыс поддержкой USB были произведены Intel в 1995 году. [12]

Джозеф С. Декуир , американский сотрудник Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и один из разработчиков первых 8-битных игровых и компьютерных систем Atari (Atari VCS, Atari 400/800), а также Commodore Амига считает его работу над Atari SIO , реализацией коммуникации на 8-битном компьютере Atari, основой стандарта USB, в разработке которого он также участвовал и на который он имеет патенты. [13]

Исходная спецификация USB 1.0, которая была представлена ​​в январе 1996 года, определяла скорость передачи данных 1,5  Мбит / с на низкой скорости и 12 Мбит / с на полной скорости . [12] В предварительных проектах предусматривалась односкоростная шина 5 Мбит / с, но низкая скорость была добавлена ​​для поддержки недорогих периферийных устройств с неэкранированными кабелями , [14] что привело к раздельному дизайну с передачей данных 12 Мбит / с. скорость предназначена для высокоскоростных устройств, таких как принтеры и дисководы гибких дисков, и более низкая скорость 1,5 Мбит / с для устройств с низкой скоростью передачи данных, таких как клавиатуры, мыши и джойстики . [15] Microsoft Windows 95, OSR 2.1при условии поддержки OEM для устройств в августе 1997 года первый широко используется версия USB был 1,1, который был выпущен в сентябре 1998 года компания Apple Inc. «s ИМАК был первый основной продукт с USB и сам успех популяризировал USB в ИАЦ. [16] Вслед за дизайнерским решением Apple удалить все устаревшие порты из iMac, многие производители ПК начали создавать компьютеры без устаревших версий , что привело к расширению рынка ПК с использованием USB в качестве стандарта. [17] [18] [19]

Спецификация USB 2.0 была выпущена в апреле 2000 г. и ратифицирована Форумом разработчиков USB (USB-IF) в конце 2001 г. Hewlett-Packard , Intel, Lucent Technologies (ныне Nokia), NEC и Philips совместно возглавили инициативу по развивают более высокую скорость передачи данных, в результате чего достигаются технические характеристики 480 Мбит / с, что в 40 раз быстрее, чем исходная спецификация USB 1.1.

Спецификация USB 3.0 была опубликована 12 ноября 2008 года. Ее основными целями были увеличение скорости передачи данных (до 5 Гбит / с), снижение энергопотребления, увеличение выходной мощности и обеспечение обратной совместимости с USB 2.0. [20] ( 3–1 ) USB 3.0 включает новую, более высокоскоростную шину SuperSpeed, параллельную шине USB 2.0. [20] ( 1–3 ) По этой причине новую версию также называют SuperSpeed. [21] Первые устройства с USB 3.0 были представлены в январе 2010 года. [21] [22]

По состоянию на 2008 год на мировом рынке было около 6 миллиардов USB-портов и интерфейсов, и около 2 миллиардов продавались ежегодно. [23]

Спецификация USB 3.1 была опубликована в июле 2013 года.

В декабре 2014 года USB-IF представила спецификации USB 3.1, USB Power Delivery 2.0 и USB-C в МЭК ( TC 100  - Аудио, видео и мультимедийные системы и оборудование) для включения в международный стандарт IEC 62680 ( интерфейсы универсальной последовательной шины для данные и питание) , который в настоящее время основан на USB 2.0. [24]

Спецификация USB 3.2 была опубликована в сентябре 2017 года.

USB 1.x [ править ]

Выпущенный в январе 1996 года, USB 1.0 определял скорость передачи данных 1,5 Мбит / с (низкая пропускная способность или низкая скорость) и 12 Мбит / с (полная скорость) . [25] Это не позволяло использовать удлинительные кабели или сквозные мониторы из-за ограничений по времени и мощности. На рынке появилось несколько USB-устройств, пока в августе 1998 года не был выпущен USB 1.1. USB 1.1 был самой ранней версией, которая получила широкое распространение и привела к тому, что Microsoft назвала « ПК без устаревших версий ». [16] [18] [19]

Ни в USB 1.0, ни в 1.1 не указана конструкция разъема меньшего размера, чем стандартный тип A или тип B. Хотя многие конструкции миниатюрных разъемов типа B появились на многих периферийных устройствах, соответствие стандарту USB 1.x затруднялось из-за обработки периферийных устройств, которые имели миниатюрные разъемы, как если бы они имели привязанное соединение (то есть: без вилки или розетки на периферийном конце). До появления USB 2.0 (версия 1.01) миниатюрный разъем типа A не был известен.

USB 2.0 [ править ]

Логотип Hi-Speed ​​USB
Карта расширения USB 2.0 PCI

USB 2.0 был выпущен в апреле 2000 года, добавив более высокую максимальную скорость передачи сигналов 480 Мбит / с (60 МБ / с), названную High Speed или High Bandwidth , в дополнение к скорости передачи сигналов USB 1.x Full Speed, равной 12 Мбит / с.

Изменения в спецификации USB были внесены посредством Engineering Change Notices (ECN). Наиболее важные из этих ECN включены в пакет спецификации USB 2.0, доступный на USB.org: [26]

  • Разъем Mini-A и Mini-B
  • Спецификация кабелей и разъемов Micro-USB 1.01
  • Дополнение InterChip USB
  • Приложение On-The-Go 1.3 USB On-The-Go позволяет двум USB-устройствам связываться друг с другом, не требуя отдельного USB-хоста
  • Спецификация зарядки аккумулятора 1.1 Добавлена ​​поддержка специальных зарядных устройств, поведение основных зарядных устройств для устройств с разряженными батареями
  • Спецификация зарядки аккумулятора 1.2 : [27] с увеличенным до 1,5 А током на портах зарядки для ненастроенных устройств, что обеспечивает высокоскоростную связь при токе до 1,5 А и максимальном токе 5 А.
  • Link Power Management Addendum ECN , который добавляет состояние питания в спящем режиме

USB 3.x [ править ]

Основная статья: USB 3.0
Логотип SuperSpeed ​​USB

Спецификация USB 3.0 была выпущена 12 ноября 2008 года с передачей управления от USB 3.0 Promoter Group Форуму разработчиков USB (USB-IF) и анонсирована 17 ноября 2008 года на конференции разработчиков SuperSpeed ​​USB. [28]

USB 3.0 добавляет режим передачи SuperSpeed с соответствующими обратно совместимыми вилками, розетками и кабелями. Вилки и розетки SuperSpeed ​​обозначены четким логотипом и синими вставками в розетках стандартного формата.

Шина SuperSpeed ​​обеспечивает режим передачи с номинальной скоростью 5,0 Гбит / с в дополнение к трем существующим режимам передачи. Его эффективность зависит от ряда факторов, включая кодирование физических символов и служебные данные канального уровня. При скорости передачи сигналов 5 Гбит / с при кодировании 8/10 бит каждому байту требуется 10 бит для передачи, поэтому исходная пропускная способность составляет 500 МБ / с. Когда учитываются управление потоком, кадрирование пакетов и служебные данные протокола, вполне реально передать приложению 400 МБ / с (3,2 Гбит / с) или более. [20] ( 4–19 ) В режиме передачи SuperSpeed обмен данными является полнодуплексным ; более ранние режимы являются полудуплексными и регулируются хостом. [29]

Устройства с низким и высоким энергопотреблением продолжают работать в соответствии с этим стандартом, но устройства, использующие SuperSpeed, могут использовать преимущества увеличенного доступного тока от 150 мА до 900 мА соответственно. [20] ( 9–9 )

USB 3.1 , выпущенный в июле 2013 года, имеет два варианта. Первая сохраняет режим передачи данных USB 3.0 SuperSpeed и имеет маркировку USB 3.1 Gen 1 , [30] [31], а вторая версия представляет новый режим передачи SuperSpeed ​​+ под этикеткой USB 3.1 Gen 2 . SuperSpeed ​​+ удваивает максимальную скорость передачи данных до 10 Гбит / с, сокращая при этом накладные расходы на строковое кодирование всего до 3% за счет изменения схемы кодирования на 128b / 132b . [30] [32]

USB 3.2 , выпущенный в сентябре 2017 года, [33] сохраняет существующие режимы передачи данных USB 3.1 SuperSpeed и SuperSpeed ​​+, но представляет два новых режима передачи данных SuperSpeed ​​+ через разъем USB-C со скоростью передачи данных 10 и 20 Гбит / с (1,25 и 2,5 ГБ / с. ). Увеличение пропускной способности является результатом работы с несколькими полосами по существующим проводам, которые были предназначены для триггерных возможностей разъема USB-C. [34]

USB 3.0 также представил протокол UASP , который обычно обеспечивает более высокую скорость передачи, чем протокол BOT (Bulk-Only-Transfer).

Схема именования [ править ]

Начиная со стандарта USB 3.2, USB-IF представил новую схему именования. [35] Чтобы помочь компаниям в брендировании различных режимов передачи данных, USB-IF рекомендовал обозначать режимы передачи 5, 10 и 20 Гбит / с как SuperSpeed ​​USB 5 Гбит / с , SuperSpeed ​​USB 10 Гбит / с и SuperSpeed ​​USB 20 Гбит / с соответственно: [36]

Брендирование USB-IFЛоготипРежим передачиСтарые спецификацииСкорость передачи данныхСкорость передачи
SuperSpeed ​​USB 5 Гбит / сUSB 3.2 Gen 1 × 1USB 3.1 Gen 1, USB 3.05 Гбит / с500 МБ / с
SuperSpeed ​​USB 10 Гбит / сUSB 3.2 Gen 2 × 1USB 3.1 Gen 2, USB 3.110 Гбит / с1,21 ГБ / с
SuperSpeed ​​USB 20 Гбит / сUSB 3.2 Gen 2 × 2-20 Гбит / с2,42 ГБ / с

USB4 [ править ]

Основная статья: USB4
Логотип Certified USB4 40Gbps

Спецификация USB4 была выпущена 29 августа 2019 года Форумом разработчиков USB . [37]

USB4 основан на спецификации протокола Thunderbolt 3 . [38] Он поддерживает пропускную способность 40 Гбит / с, совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим с USB 3.2 и USB 2.0. [39] [40] Архитектура определяет метод динамического совместного использования одного высокоскоростного канала с несколькими типами оконечных устройств, который лучше всего обслуживает передачу данных по типу и приложению.

В спецификации USB4 указано, что USB4 должен поддерживать следующие технологии: [37]

СвязьОбязательно дляЗамечания
хозяинцентрустройство
USB 2.0 (480 Мбит / с)дададаВ отличие от других функций - которые используют мультиплексирование высокоскоростных каналов - USB 2.0 через USB-C использует собственную дифференциальную пару проводов.
USB4 Gen 2x2 (20 Гбит / с)дададаУстройство с маркировкой USB 3.0 по-прежнему работает через хост или концентратор USB4 как устройство USB 3.0. Требования к устройствам поколения 2x2 применяются только к новым устройствам с маркировкой USB4.
USB4 Gen 3x2 (40 Гбит / с)НетдаНет
DisplayPortдадаНетСпецификация требует, чтобы хосты и концентраторы поддерживали альтернативный режим DisplayPort.
Связь между хостамидадаНет данныхСоединение, подобное LAN, между двумя узлами.
PCI ExpressНетдаНетФункция PCI Express USB4 воспроизводит функциональность предыдущих версий спецификации Thunderbolt .
Thunderbolt 3НетдаНетThunderbolt 3 использует кабели USB-C; спецификация USB4 позволяет хостам и устройствам и требует, чтобы концентраторы поддерживали совместимость со стандартом с использованием альтернативного режима Thunderbolt 3.
Другие альтернативные режимыНетНетНетПродукты USB4 могут дополнительно обеспечивать взаимодействие с альтернативными режимами HDMI , MHL и VirtualLink .

На выставке CES 2020 USB-IF и Intel заявили о своем намерении разрешить продукты USB4, которые поддерживают все дополнительные функции, как продукты Thunderbolt 4 . Первые продукты , совместимые с USB4 , как ожидается , будет от Intel Tiger Lake серии и AMD «s 3 Zen серии процессоров. Выпущен в 2020 году.

История версий [ редактировать ]

Версии выпуска [ править ]

ИмяДата выходаМаксимальная скорость передачиПримечание
USB 0.711 ноября 1994 г.?Предварительный выпуск
USB 0.8Декабрь 1994?Предварительный выпуск
USB 0.913 апреля 1995 г.Полная скорость (12 Мбит / с)Предварительный выпуск
USB 0,99Август 1995 г.?Предварительный выпуск
USB 1.0-RCНоябрь 1995 г.?Релиз-кандидат
USB 1.015 января 1996 г.Полная скорость (12 Мбит / с),

Низкая скорость (1,5 Мбит / с)

USB 1.1Август 1998 г.
USB 2.0Апрель 2000 г.Высокая скорость (480 Мбит / с)
USB 3.0Ноябрь 2008 г.Сверхскоростной USB (5 Гбит / с)Также упоминается как USB 3.1 Gen 1 [30] и USB 3.2 Gen 1 × 1.
USB 3.1Июль 2013Сверхскоростной + USB (10 Гбит / с)Включает новый USB 3.1 Gen 2, [30] также названный USB 3.2 Gen 2 × 1 в более поздних спецификациях.
USB 3.2Август 2017 г.Сверхскоростной + двухканальный USB (20 Гбит / с)Включает новые многоканальные режимы USB 3.2 Gen 1 × 2 и Gen 2 × 2 [41] [ неудачная проверка ]
USB4Август 2019 г.40 Гбит / с (2-полосная)Включает новые режимы USB4 Gen 2x2 (кодирование 64b / 66b) и Gen 3x2 (кодирование 128b / 132b) и представляет маршрутизацию USB4 для туннелирования трафика USB3.x, DisplayPort 1.4a и PCI Express, а также передачи между хостами , на основе протокола Thunderbolt 3

Спецификации, связанные с питанием [ править ]

См. Также: USB-оборудование § USB Power Delivery (USB PD)
Название выпускаДата выходаМаксимум. мощностьПримечание
Зарядка аккумулятора USB 1.02007-03-085 В,? А
Зарядка аккумулятора через USB 1.12009-04-155 В, 1,8 АСтр. 28, Таблица 5–2, но с ограничением п. 3.5. В обычном USB 2.0 стандартный порт A, только 1,5 А. [42]
Зарядка аккумулятора USB 1.22010-12-075 В, 5 А[43]
Версия 1.0 USB Power Delivery (версия 1.0)2012-07-0520 В, 5 АИспользование протокола FSK при питании от шины (V BUS )
Версия 1.0 USB Power Delivery (версия 1.3)2014-03-1120 В, 5 А
USB Type-C, версия 1.02014-08-115 В, 3 АНовый разъем и спецификация кабеля
Версия 2.0 USB Power Delivery (версия 1.0)2014-08-1120 В, 5 АИспользование протокола BMC по каналу связи (CC) на кабелях USB-C.
USB Type-C версии 1.12015-04-035 В, 3 А
Версия 2.0 USB Power Delivery (версия 1.1)2015-05-0720 В, 5 А
USB Type-C версии 1.22016-03-255 В, 3 А
Версия 2.0 USB Power Delivery (версия 1.2)2016-03-2520 В, 5 А
Версия 2.0 USB Power Delivery (версия 1.3)2017-01-1220 В, 5 А
Версия 3.0 USB Power Delivery (версия 1.1)2017-01-1220 В, 5 А
USB Type-C версии 1.32017-07-145 В, 3 А
Версия 3.0 USB Power Delivery (версия 1.2)2018-06-2120 В, 5 А
USB Type-C вер. 1.42019-03-295 В, 3 А
USB Type-C, версия 2.02019-08-295 В, 3 АВключение USB4 через разъемы и кабели USB Type-C.
Версия 3.0 USB Power Delivery (версия 2.0)2019-08-2920 В, 5 А[44]

Системный дизайн [ править ]

Система USB состоит из хоста с одним или несколькими нисходящими портами и нескольких периферийных устройств, образующих многоуровневую топологию звезды . Могут быть включены дополнительные концентраторы USB , что позволяет использовать до пяти уровней. Хост USB может иметь несколько контроллеров, каждый с одним или несколькими портами. К одному хост-контроллеру можно подключить до 127 устройств. [45] [20] ( 8–29 ) USB-устройства подключаются последовательно через концентраторы. Концентратор, встроенный в хост-контроллер, называется корневым концентратором .

USB-устройство может состоять из нескольких логических подустройств, которые называются функциями устройства . Комбинированное устройство может обеспечивать несколько функций, например, веб - камера (видео функциональных устройств) со встроенным микрофоном (функцией звукового устройства). Альтернативой этому является составное устройство , в котором хост назначает каждому логическому устройству отдельный адрес, и все логические устройства подключаются к встроенному концентратору, который подключается к физическому USB-кабелю.

Конечные точки USB находятся на подключенном устройстве: каналы к хосту называются каналами

Связь с USB-устройствами основана на конвейерах (логических каналах). Канал - это соединение хост-контроллера с логическим объектом в устройстве, называемым конечной точкой . Поскольку каналы соответствуют конечным точкам, эти термины иногда используются как синонимы. Каждое USB-устройство может иметь до 32 оконечных устройств (16 входных и 16 выходных ), хотя их бывает редко. Конечные точки определяются и нумеруются устройством во время инициализации (период после физического соединения, называемый «перечислением») и поэтому являются относительно постоянными, тогда как каналы могут открываться и закрываться.

Есть два типа каналов: поток и сообщение.

  • Канал сообщений является двунаправленным и используется для передачи управления . Каналы сообщений обычно используются для коротких простых команд для устройства и для ответов о состоянии от устройства, например, для канала управления шиной номер 0.
  • Поток труба представляет собой однонаправленная трубу , присоединенная к однонаправленной конечной точке , которая передает данные используя изохронны , [46] прерывание или объемный перенос:
    Изохронные переводы
    С некоторой гарантированной скоростью передачи данных (для потоковых данных с фиксированной полосой пропускания), но с возможной потерей данных (например, аудио или видео в реальном времени)
    Прерывание передачи
    Устройства, которым требуется гарантированный быстрый отклик (ограниченная задержка), например указывающие устройства, мыши и клавиатуры.
    Массовые переводы
    Крупные спорадические передачи с использованием всей оставшейся доступной пропускной способности, но без гарантий пропускной способности или задержки (например, передача файлов)

Когда хост начинает передачу данных, он посылает пакет , содержащий лексему конечную точку , указанную с кортежем из (DEVICE_ADDRESS, endpoint_number). Если передача осуществляется от хоста к конечной точке, хост отправляет пакет OUT (специализация пакета TOKEN) с желаемым адресом устройства и номером конечной точки. Если данные передаются от устройства к хосту, хост вместо этого отправляет пакет IN. Если конечная точка назначения является однонаправленной конечной точкой, направление, указанное производителем, не совпадает с пакетом TOKEN (например, указанное производителем направление - IN, в то время как пакет TOKEN является пакетом OUT), пакет TOKEN игнорируется. В противном случае он будет принят, и транзакция данных может начаться. Двунаправленная конечная точка, с другой стороны, принимает пакеты как IN, так и OUT.

Два разъема USB 3.0 Standard-A (слева) и два разъема USB 2.0 Standard-A (справа) на передней панели компьютера

Конечные точки сгруппированы в интерфейсы, и каждый интерфейс связан с одной функцией устройства. Исключением является нулевая конечная точка, которая используется для конфигурации устройства и не связана с каким-либо интерфейсом. Отдельная функция устройства, состоящая из независимо управляемых интерфейсов, называется составным устройством . Составное устройство имеет только один адрес устройства, потому что хост только назначает адрес устройства функции.

Когда USB-устройство впервые подключается к USB-хосту, запускается процесс перечисления USB-устройств. Перечисление начинается с отправки сигнала сброса на USB-устройство. Скорость передачи данных USB-устройства определяется во время сигнализации сброса. После сброса информация USB-устройства считывается хостом, и устройству назначается уникальный 7-битный адрес. Если устройство поддерживается хостом, загружаются драйверы устройств, необходимые для связи с устройством, и устройство устанавливается в настроенное состояние. Если USB-хост перезагружается, процесс перечисления повторяется для всех подключенных устройств.

Хост-контроллер направляет поток трафика на устройства, поэтому ни одно USB-устройство не может передавать какие-либо данные по шине без явного запроса от хост-контроллера. В USB 2.0 хост-контроллер опрашивает шину на предмет трафика, обычно циклически . Пропускная способность каждого USB-порта определяется меньшей скоростью USB-порта или USB-устройства, подключенного к порту.

Высокоскоростные концентраторы USB 2.0 содержат устройства, называемые трансляторами транзакций, которые преобразуют высокоскоростные шины USB 2.0 в полные и низкоскоростные шины. На концентратор или порт может быть один транслятор.

Поскольку в каждом хосте USB 3.0 есть два отдельных контроллера, устройства USB 3.0 передают и принимают со скоростью USB 3.0 независимо от того, какие устройства USB 2.0 или более ранние подключены к этому хосту. Скорость передачи данных для более ранних устройств устанавливается в прежнем порядке.

Классы устройств [ править ]

Функциональность USB-устройства определяется кодом класса, отправляемым на USB-хост. Это позволяет хосту загружать программные модули для устройства и поддерживать новые устройства от разных производителей.

Классы устройств включают: [47]

Учебный классиспользованиеОписаниеПримеры или исключение
00 ч.УстройствоНе указано [48]Класс устройства не указан, дескрипторы интерфейса используются для определения необходимых драйверов
01чИнтерфейсАудиоДинамик , микрофон , звуковая карта , MIDI
02чОбеСвязь и управление CDCМодем , Ethernet адаптер , Wi-Fi адаптер, RS-232 последовательный адаптер . Используется вместе с классом 0Ah (CDC-Data, ниже)
03чИнтерфейсУстройство интерфейса человека (HID)Клавиатура , мышь , джойстик
05чИнтерфейсУстройство физического интерфейса (PID)Джойстик с принудительной обратной связью
06чИнтерфейсИзображение ( PTP / MTP )Веб-камера , сканер
07чИнтерфейсПринтерЛазерный принтер , струйный принтер , станок с ЧПУ
08чИнтерфейсЗапоминающее устройство (MSC или UMS)USB-накопитель , устройство чтения карт памяти , цифровой аудиоплеер , цифровая камера , внешний накопитель
09чУстройствоUSB-концентраторКонцентратор с полной пропускной способностью
0АчИнтерфейсCDC-данныеИспользуется вместе с классом 02h (Связь и управление CDC, см. Выше)
0BhИнтерфейсИнтеллектуальная карточкаУстройство чтения смарт-карт USB
0DhИнтерфейсБезопасность контентаСчитыватель отпечатков пальцев
0EhИнтерфейсвидеоВЭБ-камера
0FhИнтерфейсКласс персонального медицинского устройства (PHDC)Монитор пульса (часы)
10чИнтерфейсАудио / видео (AV)Веб-камера , ТВ
11чУстройствоРекламный щитОписывает альтернативные режимы USB-C, поддерживаемые устройством.
ДЧОбеДиагностическое устройствоУстройство проверки соответствия USB
E0hИнтерфейсБеспроводной контроллерАдаптер Bluetooth , Microsoft RNDIS
EFhОбеРазноеУстройство ActiveSync
FEhИнтерфейсЗависит от приложенияМост IrDA , класс тестирования и измерений (USBTMC), [49] USB DFU (обновление прошивки устройства) [50]
FFhОбеЗависит от поставщикаУказывает, что устройству требуются драйверы от производителя.

USB-накопитель / USB-накопитель [ править ]

Флэш - накопитель , типичный USB - устройство массовой памяти
Печатная плата внешнего 2,5-дюймового жесткого диска SATA с интерфейсом USB 3.0
См. Также: Класс USB-накопителя , Дисковая полка и Внешний жесткий диск.

Класс запоминающих устройств USB (MSC или UMS) стандартизирует подключения к устройствам хранения. Первоначально предназначенный для магнитных и оптических приводов, он был расширен для поддержки флэш-накопителей . Он также был расширен для поддержки большого количества новых устройств, поскольку многими системами можно управлять с помощью знакомой метафоры манипулирования файлами в каталогах. Процесс создания нового устройства, похожего на знакомое, также известен как расширение. Возможность загрузки SD-карты с блокировкой записи с помощью USB-адаптера особенно полезна для поддержания целостности и неизменяемого первоначального состояния загрузочного носителя.

Хотя большинство персональных компьютеров с начала 2005 года могут загружаться с запоминающих устройств USB, USB не предназначен в качестве основной шины для внутренней памяти компьютера. Однако преимущество USB заключается в возможности горячей замены , что делает его полезным для мобильных периферийных устройств, включая диски различных типов.

Некоторые производители предлагают внешние портативные жесткие диски USB или пустые корпуса для дисководов. Они предлагают производительность, сравнимую с внутренними дисками, ограниченную текущим количеством и типами подключенных USB-устройств, а также верхним пределом интерфейса USB. Другие конкурирующие стандарты для подключения внешних дисков включают eSATA , ExpressCard , FireWire (IEEE 1394) и совсем недавно Thunderbolt .

Другое применение запоминающих устройств USB - переносное выполнение программных приложений (таких как веб-браузеры и клиенты VoIP) без необходимости их установки на главный компьютер. [51] [52]

Протокол передачи мультимедиа [ править ]

См. Также: Протокол передачи изображений

Протокол передачи мультимедиа (MTP) был разработан Microsoft для предоставления более высокого уровня доступа к файловой системе устройства, чем USB-накопитель, на уровне файлов, а не блоков диска. Он также имеет дополнительные функции DRM . MTP был разработан для использования с портативными медиаплеерами , но с тех пор он был принят в качестве основного протокола доступа к хранилищу операционной системы Android.из версии 4.1 Jelly Bean, а также Windows Phone 8 (устройства Windows Phone 7 использовали протокол Zune - эволюция MTP). Основная причина этого заключается в том, что MTP не требует эксклюзивного доступа к устройству хранения, как это делает UMS, что устраняет потенциальные проблемы, если программа Android запросит хранилище, когда оно подключено к компьютеру. Главный недостаток заключается в том, что MTP не так хорошо поддерживается за пределами операционных систем Windows.

Устройства интерфейса пользователя [ править ]

Основная статья: USB-интерфейс устройства с интерфейсом пользователя.

Джойстики, клавиатуры, планшеты и другие устройства с интерфейсом человека (HID) также постепенно становятся [ когда? ] переход с разъемов MIDI и игрового порта ПК на USB.

USB-мыши и клавиатуры обычно можно использовать со старыми компьютерами, имеющими разъемы PS / 2, с помощью небольшого адаптера USB-PS / 2. Для мышей и клавиатур с поддержкой двух протоколов можно использовать адаптер, не содержащий логических схем : оборудование USB в клавиатуре или мыши предназначено для определения того, подключено ли оно к порту USB или PS / 2, и обмена данными с помощью соответствующий протокол. Также существуют преобразователи, которые подключают клавиатуру и мышь PS / 2 (обычно по одной каждой) к USB-порту. [53] Эти устройства представляют системе две конечные точки HID и используют микроконтроллер для выполнения двунаправленной трансляции данных между двумя стандартами.

Обновление прошивки устройства [ править ]

Обновление микропрограммы устройства (DFU) - это не зависящий от производителя и устройства механизм для обновления микропрограммы USB-устройств улучшенными версиями, предоставляемыми их производителями, предлагающий (например) способ развертывания исправлений ошибок микропрограмм. Во время операции обновления прошивки USB-устройства меняют свой рабочий режим, фактически становясь программатором PROM . Любой класс USB-устройств может реализовать эту возможность, следуя официальным спецификациям DFU. [50] [54] [55]

DFU также может дать пользователю возможность прошивать USB-устройства альтернативной прошивкой. Одним из следствий этого является то, что USB-устройства после повторной прошивки могут действовать как различные неожиданные типы устройств. Например, USB-устройство, которое продавец намеревается быть просто флэш-накопителем, может «подделать» устройство ввода, такое как клавиатура. См. BadUSB . [56]

Потоковое аудио [ править ]

Рабочая группа по USB-устройствам разработала спецификации для потоковой передачи звука, а также были разработаны и реализованы конкретные стандарты для использования в классах аудио, таких как микрофоны, динамики, гарнитуры, телефоны, музыкальные инструменты и т. Д. DWG опубликовал три версии аудиоустройства. спецификации: [57] [58] Аудио 1.0, 2.0 и 3.0, называемое «UAC» [59] или «ADC». [60]

UAC 2.0 представил поддержку High Speed ​​USB (в дополнение к Full Speed), что позволило увеличить пропускную способность для многоканальных интерфейсов, повысить частоту дискретизации, [61] меньшую внутреннюю задержку, [62] [59] и 8-кратное улучшение разрешения по времени в синхронный и адаптивный режимы. [59] UAC2 также вводит концепцию доменов часов, которая предоставляет хосту информацию о том, какие входные и выходные терминалы получают свои часы из одного источника, а также улучшенную поддержку кодировок звука, таких как DSD , звуковые эффекты, кластеризация каналов, пользователь элементы управления и описания устройств. [59] [63]

UAC 3.0 в первую очередь вводит улучшения для портативных устройств, такие как снижение энергопотребления за счет пакетной передачи данных и более частого пребывания в режиме низкого энергопотребления, а также домены мощности для различных компонентов устройства, позволяющие отключать их, когда они не используются. [64]

Однако устройства UAC 1.0 по-прежнему широко распространены из-за их кроссплатформенной совместимости без драйверов [61], а также отчасти из-за того, что Microsoft не реализовала UAC 2.0 в течение более десяти лет после его публикации, наконец добавив поддержку Windows 10 через обновление Creators Update от 20 марта 2017 г. [65] [66] [63] UAC 2.0 также поддерживается MacOS , iOS и Linux , [59] однако Android также реализует только подмножество UAC 1.0. [67]

USB обеспечивает три изохронных (фиксированная полоса пропускания) типа синхронизации, [68] все из которых используются аудиоустройствами: [69]

  • Асинхронный - АЦП или ЦАП вообще не синхронизируются с часами главного компьютера, работая с автономными часами, локальными для устройства.
  • Синхронный - часы устройства синхронизируются с сигналами начала кадра USB (SOF) или интервала шины. Например, для этого может потребоваться синхронизация тактовой частоты 11,2896 МГц с сигналом SOF 1 кГц, то есть большое умножение частоты. [70] [71]
  • Адаптивный - часы устройства синхронизируются с объемом данных, отправляемых за кадр хостом [72]

В то время как спецификация USB первоначально описывала асинхронный режим, используемый в «недорогих динамиках», и адаптивный режим в «высококачественных цифровых динамиках» [73], противоположное восприятие существует в мире Hi-Fi , где асинхронный режим рекламируется как функция. , а адаптивные / синхронные режимы имеют плохую репутацию. [74] [75] [67] В действительности все типы могут быть качественными или низкокачественными, в зависимости от качества их разработки и области применения. [71] [59] [76] Асинхронный режим имеет то преимущество, что он не привязан к часам компьютера, но недостаток, заключающийся в необходимости преобразования частоты дискретизации при объединении нескольких источников.

Соединители [ править ]

Основная статья: USB-оборудование § Разъемы

Коннекторы, определенные комитетом по USB, поддерживают ряд основных целей USB и отражают уроки, извлеченные из множества разъемов, которые использовала компьютерная промышленность. Гнездовой соединитель, установленный на хосте или устройстве, называется розеткой , а штекерный соединитель, прикрепленный к кабелю, называется вилкой . [20] ( 2-5 - 2-6 ) официальная спецификация USB - документы также периодически определяет термин мужской представлять пробку и женский пол , чтобы представить сосуд. [77]

Стандартный штекер USB Type-A. Это один из многих типов разъемов USB .

По конструкции сложно вставить вилку USB в розетку неправильно. Спецификация USB требует, чтобы вилка и розетка кабеля были помечены, чтобы пользователь мог определить правильную ориентацию. [20] Штекер USB-C может быть двусторонним. USB-кабели и небольшие USB-устройства удерживаются на месте за счет усилия, исходящего из гнезда, без винтов, зажимов или поворотных кнопок, как в некоторых разъемах.

Различные вилки A и B предотвращают случайное подключение двух источников питания. Однако часть этой направленной топологии теряется с появлением многоцелевых USB-соединений (таких как USB On-The-Go в смартфонах и маршрутизаторах Wi-Fi с питанием от USB), которые требуют A-to-A, B- к-B, а иногда и Y / разветвители.

Количество типов USB-разъемов увеличивалось по мере развития спецификации. В оригинальной спецификации USB подробно описаны вилки и розетки стандарта A и B. Разъемы были разными, поэтому пользователи не могли подключать одну розетку компьютера к другой. Контакты данных в стандартных разъемах утоплены по сравнению с контактами питания, так что устройство может включиться до установления соединения для передачи данных. Некоторые устройства работают в разных режимах в зависимости от того, установлено ли соединение для передачи данных. Зарядные док-станции обеспечивают питание и не включают в себя хост-устройство или контакты для передачи данных, что позволяет любому совместимому USB-устройству заряжаться или работать от стандартного USB-кабеля. Кабели для зарядки обеспечивают подключение питания, но не данных. В кабеле, предназначенном только для зарядки, провода данных закорочены на конце устройства, в противном случае устройство может отклонить зарядное устройство как неподходящее.

Кабели [ править ]

Различные кабели USB для продажи в Гонконге
Основная статья: USB-оборудование § Кабели

Стандарт USB 1.1 определяет, что стандартный кабель может иметь максимальную длину 5 метров (16 футов 5 дюймов) с устройствами, работающими на полной скорости (12 Мбит / с), и максимальную длину 3 метра (9 футов 10 дюймов) с устройства, работающие на малой скорости (1,5 Мбит / с). [78] [79] [80]

USB 2.0 обеспечивает максимальную длину кабеля 5 метров (16 футов 5 дюймов) для устройств, работающих на высокой скорости (480 Мбит / с). [80]

Стандарт USB 3.0 напрямую не указывает максимальную длину кабеля, требуя только, чтобы все кабели соответствовали электрическим характеристикам: для медных кабелей с  проводами AWG 26 максимальная практическая длина составляет 3 метра (9 футов 10 дюймов). [81]

Кабели USB Bridge [ править ]

На рынке можно найти кабели USB-моста или кабели для передачи данных, обеспечивающие прямое соединение ПК с ПК. Мостовой кабель - это специальный кабель с микросхемой и активной электроникой в ​​середине кабеля. Чип в середине кабеля действует как периферийное устройство для обоих компьютеров и обеспечивает одноранговую связь между компьютерами. Кабели моста USB используются для передачи файлов между двумя компьютерами через их порты USB.

Известная Microsoft как Windows Easy Transfer , утилита Microsoft использовала специальный кабель USB Bridge для переноса личных файлов и настроек с компьютера под управлением более ранней версии Windows на компьютер с более новой версией. Вы можете найти ссылки как «Кабель для переноса данных».

Многие кабели USB-моста / передачи данных по-прежнему являются USB 2.0, но есть также несколько кабелей передачи USB 3.0. Несмотря на то, что USB 3.0 в 10 раз быстрее USB 2.0, кабели передачи USB 3.0 всего в 2-3 раза быстрее, учитывая их конструкцию.

Спецификация USB 3.0 представила перекрестный кабель A-to-A без питания для подключения двух ПК. Они не предназначены для передачи данных, а предназначены для диагностических целей.

Двойные USB-соединения [ править ]

Кабели USB Bridge стали менее важными с появлением возможностей USB-устройств с двумя ролями, представленных в спецификации USB 3.1. Согласно последним спецификациям, USB поддерживает большинство сценариев подключения систем напрямую с помощью кабеля Type-C. Однако для работы подключенные системы должны поддерживать переключение ролей. Для использования двух ролей в системе должны быть два контроллера, а также один ролевой контроллер. Хотя этого можно ожидать в мобильной платформе, такой как планшет или телефон, настольные ПК и ноутбуки часто не поддерживают двойные роли. [82]

Мощность [ править ]

Основная статья: USB-оборудование § Питание

USB обеспечивает питание 5 В ± 5% для питания нисходящих устройств USB.

Маломощные и высокомощные устройства [ править ]

Маломощные устройства могут потреблять максимум 1 единицу нагрузки, и все устройства должны работать как маломощные устройства при запуске без конфигурации. 1 единица нагрузки составляет 100 мА для устройств USB до USB 2.0, тогда как USB 3.0 определяет единичную нагрузку как 150 мА.

Устройства высокой мощности (например, типичный 2,5-дюймовый жесткий диск USB) потребляют не менее 1 единичной нагрузки и не более 5 единичных нагрузок (5x100 мА = 500 мА) для устройств до USB 2.0 или 6 единиц нагрузки (6x150 мА = 900 мА). ) для устройств SuperSpeed ​​(USB 3.0 и выше).

Стандарты питания USB
Технические характеристикиТекущийНапряжениеМощность (макс.)
Маломощное устройство100 мА5 В [а]0,50 Вт
Устройство с низким энергопотреблением SuperSpeed ​​(USB 3.0)150 мА5 В [а]0,75 Вт
Устройство большой мощности500 мА [б]5 В2,5 Вт
Устройство высокой мощности SuperSpeed ​​(USB 3.0)900 мА [c]5 В4,5 Вт
Многополосное устройство SuperSpeed ​​(USB 3.2 Gen 2)1,5 А [д]5 В7,5 Вт
Зарядка аккумулятора (BC) 1.11,5 А5 В7,5 Вт
Зарядка аккумулятора (BC) 1.25 А5 В25 Вт
USB-C1,5 А5 В7,5 Вт
3 А5 В15 Вт
Питание 1.0 Micro-USB3 А20 В60 Вт
Подача питания 1.0 Тип-A / B5 А20 В100 Вт
Подача питания 2.0 / 3.0 Type-C5 А [э]20 В100 Вт
  1. ^ a b Питание V- шины от порта концентратора с низким энергопотреблением может упасть до 4,40 В.
  2. ^ До пяти штучных грузов; с устройствами без SuperSpeed ​​нагрузка на одну единицу составляет 100 мА.
  3. ^ До шести штучных грузов; с устройствами SuperSpeed ​​нагрузка на одну единицу составляет 150 мА.
  4. ^ До шести штучных грузов; у многополосных устройств нагрузка на одну единицу составляет 250 мА.
  5. ^ > 3 А (60 Вт) требуется кабель с электронной маркировкой, рассчитанный на 5 А.

Чтобы распознать режим зарядки аккумулятора, специальный порт зарядки помещает сопротивление, не превышающее 200 Ом, на клеммы D + и D−. [83]

Помимо стандартного USB, существует запатентованная мощная система, известная как PoweredUSB , разработанная в 1990-х годах и в основном используемая в торговых терминалах, таких как кассовые аппараты.

Сигнализация [ править ]

Основная статья: USB (Связь) § Сигнализация (USB PHY)

Электрическая спецификация [ править ]

USB-сигналы передаются с использованием дифференциальной сигнализации по кабелю данных типа витая пара с характеристическим сопротивлением 90 Ом ± 15% . [84]

  • В низкоскоростном (LS) и полноскоростном (FS) режимах используется одна пара данных, обозначенная D + и D-, в полудуплексном режиме . Уровни передаваемого сигнала составляют 0,0–0,3 В для низкого логического уровня и 2,8–3,6 В для высокого логического уровня. Сигнальные линии не терминированы .
  • В высокоскоростном режиме (HS) используется та же пара проводов, но с другими электрическими схемами. Более низкие напряжения сигнала: от -10 до 10 мВ для низкого уровня и от 360 до 440 мВ для логического высокого уровня, а также согласование с нагрузкой 45 Ом на землю или дифференциалом 90 Ом для соответствия импедансу кабеля передачи данных.
  • SuperSpeed ​​(SS) добавляет две дополнительные пары экранированных витых проводов (и новые, в основном совместимые расширенные разъемы). Они предназначены для полнодуплексного режима SuperSpeed. Канал SuperSpeed ​​работает независимо от канала USB 2.0 и имеет приоритет при подключении. Конфигурация канала выполняется с использованием LFPS (низкочастотная периодическая передача сигналов, примерно на частоте 20 МГц), а электрические функции включают устранение акцента напряжения на стороне передатчика и адаптивную линейную коррекцию на стороне приемника для борьбы с электрическими потерями в линиях передачи и, следовательно, в канале связи. вводит концепцию обучения ссылкам .
  • SuperSpeed ​​+ (SS +) использует повышенную скорость передачи данных (режим Gen 2 × 1) и / или дополнительную полосу в разъеме USB-C (режим Gen 1 × 2 и Gen 2 × 2).

Соединение USB всегда осуществляется между хостом или концентратором на конце разъема A и «восходящим» портом устройства или концентратора на другом конце.

Уровень протокола [ править ]

Основная статья: USB (Связь) § Уровень протокола

Во время USB-связи данные передаются в виде пакетов . Первоначально все пакеты отправляются с хоста через корневой концентратор и, возможно, другие концентраторы на устройства. Некоторые из этих пакетов предписывают устройству отправить несколько пакетов в ответ.

Транзакции [ править ]

Основная статья: USB (Связь) § Транзакция

Основные транзакции USB:

  • OUT транзакция
  • В транзакции
  • SETUP транзакция
  • Обмен управления передачей

Связанные стандарты [ править ]

Логотип Wireless USB

29 июля 2015 года Форум разработчиков USB представил стандарт беспроводной связи Media Agnostic USB v.1.0 на основе протокола USB. Беспроводной USB - это технология замены кабеля, в которой используется сверхширокополосная беспроводная технология для скорости передачи данных до 480 Мбит. / с. [85]

USB-IF использовал спецификацию WiGig Serial Extension v1.2 в качестве исходной основы для спецификации MA-USB и совместим с SuperSpeed ​​USB (3.0 и 3.1) и Hi-Speed ​​USB (USB 2.0). Устройства, использующие MA-USB, будут иметь маркировку «Powered by MA-USB» при условии, что продукт соответствует требованиям программы сертификации. [86]

InterChip USB - это вариант «чип-к-чипу», который исключает использование обычных трансиверов, которые есть в обычном USB. Физический уровень HSIC потребляет примерно на 50% меньше энергии и на 75% меньше площади платы по сравнению с USB 2.0. [87]

Сравнение с другими методами подключения [ править ]

IEEE 1394 [ править ]

Сначала USB считался дополнением к технологии IEEE 1394 (FireWire), которая была разработана как последовательная шина с высокой пропускной способностью, которая эффективно соединяет периферийные устройства, такие как дисководы, аудиоинтерфейсы и видеооборудование. В первоначальном дизайне USB работал с гораздо более низкой скоростью передачи данных и использовал менее сложное оборудование. Он подходил для небольших периферийных устройств, таких как клавиатуры и указывающие устройства.

Наиболее существенные технические различия между FireWire и USB:

  • Сети USB используют топологию многоуровневой звезды , в то время как сети IEEE 1394 используют топологию дерева .
  • В USB 1.0, 1.1 и 2.0 используется протокол «говори при разговоре», что означает, что каждое периферийное устройство связывается с хостом, когда хост специально запрашивает его для связи. USB 3.0 обеспечивает инициируемую устройством связь с хостом. Устройство FireWire может связываться с любым другим узлом в любое время в зависимости от условий сети.
  • Сеть USB полагается на единственный хост в верхней части дерева для управления сетью. Все коммуникации между хостом и одним периферийным устройством. В сети FireWire любой узел может управлять сетью.
  • USB работает от линии питания 5  В , тогда как FireWire в текущих реализациях обеспечивает 12 В и теоретически может обеспечивать до 30 В.
  • Стандартные порты концентратора USB могут обеспечивать ток от 500 мА / 2,5 Вт, а от портов без концентратора - только 100 мА. USB 3.0 и USB On-The-Go обеспечивают питание 1,8 A / 9,0 Вт (для специальной зарядки аккумулятора, полная пропускная способность 1,5 A / 7,5 Вт или высокая пропускная способность 900 мА / 4,5 Вт), в то время как FireWire теоретически может обеспечить до 60 Вт мощности , хотя типично от 10 до 20 Вт.

Эти и другие различия отражают разные цели конструкции двух шин: USB был разработан для простоты и низкой стоимости, а FireWire был разработан для обеспечения высокой производительности, особенно в чувствительных ко времени приложениях, таких как аудио и видео. Хотя теоретически максимальная скорость передачи данных аналогична, FireWire 400 быстрее, чем USB 2.0 с высокой пропускной способностью в реальных условиях [88], особенно при использовании с высокой пропускной способностью, например, внешних жестких дисков. [89] [90] [91] [92] Новый стандарт FireWire 800 в два раза быстрее FireWire 400 и быстрее, чем USB 2.0 с высокой пропускной способностью как теоретически, так и практически. [93] Однако преимущества скорости FireWire основаны на низкоуровневых методах, таких как прямой доступ к памяти.(DMA), что, в свою очередь, создало возможности для уязвимостей, таких как DMA-атака .

Набор микросхем и драйверы, используемые для реализации USB и FireWire, имеют решающее влияние на то, какая часть полосы пропускания, предписанной спецификацией, достигается в реальном мире, а также на совместимость с периферийными устройствами. [94]

Ethernet [ править ]

Стандарты IEEE 802.3af , at и bt Power over Ethernet (PoE) определяют более сложные схемы согласования мощности, чем USB с питанием. Они работают при 48 V  DC и могут предоставить больше мощности (до 12,95 Вт для афа , 25,5 Вт для при ака PoE + , 71 Вт для Bt он же 4PPoE ) по кабелю до 100 метров по сравнению с USB 2.0, который обеспечивает 2,5 Вт с максимальная длина кабеля 5 метров. Это сделало PoE популярным для VoIP- телефонов, камер видеонаблюдения и точек беспроводного доступа.и другие сетевые устройства внутри зданий. Однако USB дешевле, чем PoE, при условии небольшого расстояния и низкого энергопотребления.

Стандарты Ethernet требуют гальванической развязки между сетевым устройством (компьютером, телефоном и т. Д.) И сетевым кабелем напряжением до 1500 В переменного тока или 2250 В постоянного тока в течение 60 секунд. [95] USB не предъявляет таких требований, поскольку он был разработан для периферийных устройств, тесно связанных с главным компьютером, и фактически соединяет периферийные устройства и земли хоста. Это дает Ethernet значительное преимущество в безопасности по сравнению с USB с периферийными устройствами, такими как кабельные и DSL-модемы, подключенные к внешней проводке, которые могут принимать опасные напряжения при определенных условиях неисправности. [96]

MIDI [ править ]

Определение класса USB - устройство для MIDI - устройств передает Music Instrument Digital Interface ( MIDI ) музыкальных данных через USB. [97] Возможности MIDI расширены до шестнадцати одновременных виртуальных MIDI-кабелей , каждый из которых может нести обычные шестнадцать каналов MIDI и тактовую частоту.

USB является конкурентоспособным для недорогих и физически смежных устройств. Тем не менее, Power over Ethernet и стандарт MIDI- штекеров имеют преимущество в устройствах высокого класса, которые могут иметь длинные кабели. USB может вызвать проблемы с контуром заземления между оборудованием, поскольку он соединяет заземляющие опоры на обоих трансиверах. Напротив, стандарт MIDI-штекера и Ethernet имеют встроенную изоляцию до 500 В и более.

eSATA / eSATAp [ править ]

Esata разъем является более надежным SATA разъемом, предназначенный для подключения к внешним жестким дискам и SSD. Скорость передачи данных eSATA (до 6 Гбит / с) аналогична скорости передачи данных USB 3.0 (до 5 Гбит / с) и USB 3.1 (до 10 Гбит / с). Устройство, подключенное через eSATA, выглядит как обычное устройство SATA, обеспечивая как полную производительность, так и полную совместимость с внутренними дисками.

eSATA не подает питание на внешние устройства. Это возрастающий недостаток по сравнению с USB. Несмотря на то, что 4,5 Вт USB 3.0 иногда недостаточно для питания внешних жестких дисков, технологии развиваются, и внешние накопители постепенно требуют меньше энергии, уменьшая преимущество eSATA. eSATAp (power over eSATA; также известный как ESATA / USB) - это разъем, представленный в 2009 году, который подает питание на подключенные устройства с помощью нового обратно совместимого разъема. На ноутбуке eSATAp обычно обеспечивает только 5 В для питания 2,5-дюймового жесткого диска / твердотельного накопителя; на настольной рабочей станции он может дополнительно подавать 12 В для питания более крупных устройств, включая 3,5-дюймовые жесткие диски / твердотельные накопители и 5,25-дюймовые оптические приводы.

Поддержка eSATAp может быть добавлена ​​к настольному компьютеру в виде кронштейна, соединяющего ресурсы материнской платы SATA, питания и USB.

eSATA, как и USB, поддерживает горячее подключение , хотя это может быть ограничено драйверами ОС и прошивкой устройства.

Thunderbolt [ править ]

Thunderbolt объединяет PCI Express и Mini DisplayPort в новый интерфейс последовательной передачи данных. Исходные реализации Thunderbolt имеют два канала, каждый со скоростью передачи 10 Гбит / с, что дает совокупную однонаправленную пропускную способность 20 Гбит / с. [98]

Thunderbolt 2 использует агрегацию каналов для объединения двух каналов 10 Гбит / с в один двунаправленный канал 20 Гбит / с.

Thunderbolt 3 использует разъем USB-C . [99] [100] [101] Thunderbolt 3 имеет два физических двунаправленных канала со скоростью 20 Гбит / с, объединенных в один логический двунаправленный канал со скоростью 40 Гбит / с. Контроллеры Thunderbolt 3 могут включать в себя контроллер USB 3.1 Gen 2 для обеспечения совместимости с USB-устройствами. Они также могут обеспечивать альтернативный режим DisplayPort через разъем USB-C, что делает порт Thunderbolt 3 надмножеством порта USB 3.1 Gen 2 с альтернативным режимом DisplayPort.

После того, как спецификация была сделана без лицензионных отчислений и управление протоколом Thunderbolt было передано от Intel на форум разработчиков USB, Thunderbolt 3 был эффективно реализован в спецификации USB4 - с совместимостью с Thunderbolt 3, необязательной, но поощряемой для продуктов USB4 - с Thunderbolt 4 применяется к продуктам, совместимым с полным набором функций USB4.

Совместимость [ править ]

Основная статья: USB-адаптер

Доступны различные конвертеры протоколов , которые преобразуют сигналы данных USB в другие стандарты связи и обратно.

Угрозы безопасности [ править ]

  • BadUSB , [54] см. Также флешку # BadUSB
  • Процессоры Intel от Skylake позволяют управлять ими через USB 3.0. [102] [103] [104]
  • Убийца USB
  • USB-накопители были опасны для первых версий Windows XP, потому что по умолчанию они были настроены на выполнение программы, показанной в Autorun.inf, сразу после подключения флэш-накопителя, при этом вредоносное ПО могло быть автоматически активировано. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • ДокПорт
  • Кабель для переноса данных
  • Расширяемый интерфейс хост-контроллера (XHCI)
  • LIO Target
  • Список битрейтов устройства # Периферийное
  • Протокол передачи мультимедиа
  • Мобильная ссылка высокой четкости
  • WebUSB
  • USB-C
  • Thunderbolt (интерфейс)

Ссылки [ править ]

  1. ^ «82371FB (PIIX) и 82371SB (PIIX3) PCI ISA IDE Xcelerator» (PDF) . Intel. Май 1996. Архивировано из оригинального (PDF) 13 марта 2016 года . Проверено 12 марта +2016 .
  2. ^ a b «Форм-фактор разъема USB 'A', версия 1.0» (PDF) . Форум разработчиков USB. 23 марта 2005 г. с. 1. Архивировано (PDF) из оригинала 19 мая 2017 года . Дата обращения 4 июня 2017 . Длина корпуса полностью 12 мм в ширину на 4,5 мм в высоту без отклонений.
  3. ^ «USB заслуживает большей поддержки» . Бизнес. Бостон Глобус Интернет . Симсон. 31 декабря 1995 года. Архивировано 6 апреля 2012 года . Проверено 12 декабря 2011 года .
  4. ^ Hachman, Марк (4 марта 2019). «Новая спецификация USB4 обещает многое: поддержка Thunderbolt 3, пропускная способность 40 Гбит / с и меньше путаницы» . PCWorld . Дата обращения 4 марта 2019 .
  5. ^ a b c d e Ян Аксельсон, USB Complete: Руководство разработчика, пятое издание , Lakeview Research LLC, 2015, ISBN 1931448280 , страницы 1-7 
  6. ^ «Определение: как установить периферийное устройство ПК» . ПК . Зифф Дэвис . Проверено 17 февраля 2018 .
  7. ^ https://blogs.synopsys.com/tousbornottousb/2018/05/03/usb-dual-role-replaces-usb-on-the-go/
  8. ^ «Рекомендации по дизайну значков для определения портов USB 2.0 на ПК, хостах и ​​концентраторах» (PDF) . USB. .
  9. ^ Янссен, Кори. "Что такое универсальная последовательная шина (USB)?" . Техопедия . Архивировано 3 января 2014 года . Проверено 12 февраля 2014 .
  10. ^ "Сотрудник Intel: Аджай В. Бхатт" . Корпорация Intel . Архивировано из оригинала 4 ноября 2009 года.
  11. ^ Rogoway, Марк (9 мая 2009). «Рекламная кампания Intel превращает исследователей в рок-звезд» . Орегонский . Архивировано 26 августа 2009 года . Проверено 23 сентября 2009 года .
  12. ^ а б Пан, Хуэй; Полищук, Пол (ред.). Ежемесячный бюллетень 1394 . Хранители информации. С. 7–9. GGKEY: H5S2XNXNH99. Архивировано 12 ноября 2012 года . Проверено 23 октября 2012 года .
  13. ^ «Система и метод для коммутируемой оконечной нагрузки шины данных - 14 июля 1998 г.» . Патентное ведомство США . Дата обращения 4 декабря 2020 .
  14. ↑ Джонсон, Джоэл (29 мая 2019 г.). «История USB, порт, который все изменил» . Быстрая компания .
  15. ^ Зеебы, Питер (26 апреля 2005). «Стандарты и спецификации: все аспекты USB» . IBM. Архивировано из оригинального 10 января 2010 года . Проверено 8 сентября 2012 года .
  16. ^ a b «Восемь способов, которыми iMac изменил компьютерные технологии» . Macworld . 15 августа 2008. Архивировано 22 декабря 2011 года . Проверено 5 сентября 2017 года .
  17. ^ «Compaq надеется последовать за iMac» . Архивировано из оригинального 22 октября 2006 года.
  18. ^ a b «ПК следует за iMac» . Деловая неделя . 1999. Архивировано 23 сентября 2015 года.
  19. ^ a b c d e f g Спецификация универсальной последовательной шины 3.0 ( ZIP ) . Компания Hewlett-Packard Корпорация Intel Корпорация Microsoft Корпорация NEC Корпорация ST-Ericsson Texas Instruments . 6 июня 2011 г. Архивировано 19 мая 2014 г. - через www.usb.org.
    «Спецификация универсальной последовательной шины 3.0» (PDF) . 12 ноября 2008 . Проверено 29 декабря 2012 г. - с www.gaw.ru.
  20. ^ a b «USB 3.0 SuperSpeed ​​сошла с ума на выставке CES 2010, превосходит даже ваш новый SSD» . 9 января 2010 года. Архивировано 28 июня 2011 года . Проверено 20 февраля 2011 года .
  21. ^ «Наконец-то появился USB 3.0» . 11 января 2010 года. Архивировано 23 февраля 2011 года . Проверено 20 февраля 2011 года .
  22. ^ «SuperSpeed ​​USB 3.0: подробности появляются» . Мир ПК . 6 января 2009 года. Архивировано 24 января 2009 года.
  23. ^ «IEC и USB-IF расширяют сотрудничество для поддержки приложений для высокоскоростной доставки данных и зарядки устройств нового поколения» (PDF) (пресс-релиз). ЖЕНЕВА, Швейцария и БИВЕРТОН, штат Орегон, США, 8 декабря 2014 г. Архивировано (PDF) с оригинала 29 декабря 2014 г.
  24. ^ "4.2.1". Спецификация универсальной последовательной шины (PDF) (Технический отчет). 1996. стр. 29. v1.0. Архивировано (PDF) из оригинала 30 января 2018 года.
  25. ^ «Спецификация USB 2.0» . Форум разработчиков USB. Архивировано из оригинала 3 декабря 2017 года . Проверено 28 апреля 2019 .
  26. ^ «Зарядка батареи v1.2 Спецификация и Соглашение с поставщиками» . Форум разработчиков USB. 7 декабря 2010. Архивировано из оригинального (ZIP) 6 октября 2014 года . Проверено 28 апреля 2019 .
  27. ^ «Теперь доступна спецификация USB 3.0» (PDF) (пресс-релиз). Сан-Хосе, Калифорния, 17 ноября 2008 г. Архивировано 31 марта 2010 г. из оригинального (PDF) . Проверено 22 июня 2010 г. - через usb.org.
  28. ^ «Технология USB 3.0» (PDF) . HP . 2012. Архивировано 19 февраля 2015 года . Проверено 2 января 2014 года .
  29. ^ a b c d "Спецификация USB 3.1 - Рекомендации по использованию языков от USB-IF" (PDF) . Архивировано (PDF) с оригинала 12 марта 2016 г. - через www.usb.org.
  30. ↑ Сильвия (5 августа 2015 г.). «Описание USB 3.1 Gen 1 и Gen 2» . www.msi.org .
  31. ^ Спецификация универсальной последовательной шины 3.1 . Компания Hewlett-Packard Корпорация Intel Корпорация Microsoft Корпорация Renesas Corporation ST-Ericsson Texas Instruments . 26 июля 2013 г. Архивировано из оригинального (ZIP) 21 ноября 2014 года . Проверено 19 ноября 2014 г. - через www.usb.org.
  32. ^ «Спецификация USB 3.2, выпущенная 22 сентября 2017 г., и ECN» . usb.org . 22 сентября 2017 . Дата обращения 4 сентября 2019 .
  33. ^ «Группа промоутеров USB 3.0 объявляет об обновлении USB 3.2» (PDF) (пресс-релиз). Бивертон, штат Орегон, США. 25 июля 2017 . Проверено 27 июля 2017 г. - через www.usb.org.
  34. ^ «Рекомендации по использованию языка спецификации USB 3.2 от USB-IF» (PDF) . usb.org . 26 февраля 2019 . Дата обращения 4 сентября 2019 .
  35. ^ Рэйвенкрафт, Джефф (19 ноября 2019). «USB DevDays 2019 - сессия брендинга» (PDF) (презентация). Форум разработчиков USB. п. 16. Архивировано из оригинального (PDF) 22 марта 2020 года . Дата обращения 22 марта 2020 . Краткое содержание - USB-IF (2 июля 2020 г.).
  36. ^ a b «Спецификация USB Promoter Group USB4» . usb.org . 29 августа 2019.
  37. ↑ Брайт, Питер (4 марта 2019 г.). «Thunderbolt 3 становится USB4, поскольку межсоединение Intel не требует лицензионных отчислений» . Ars Technica . Дата обращения 4 марта 2019 .
  38. ^ Грунин, Lori (4 марта 2019). «USB4 сочетается с Thunderbolt 3 для более высокой скорости и умной передачи данных» . CNET . Дата обращения 4 марта 2019 .
  39. ↑ Брант, Том (4 марта 2019 г.). «Thunderbolt 3 объединяется с USB, чтобы стать USB4» . Журнал ПК . Дата обращения 4 марта 2019 .
  40. ↑ Питер Брайт (26 июля 2017 г.). «USB 3.2 сделает ваши кабели вдвое быстрее… после того, как вы купите новые устройства» . Ars Technica . Архивировано 27 июля 2017 года . Проверено 27 июля 2017 года .
  41. ^ "Зарядка батареи v1.1 Спецификация и Соглашение с поставщиками" . usb.org .
  42. ^ «Зарядка батареи v1.2 Спецификация и Соглашение с поставщиками» . usb.org .
  43. ^ «USB Power Delivery» . usb.org .
  44. ^ Версия 2.0 спецификации универсальной последовательной шины . 11 октября 2011. С. 13, 30, 256. Архивировано из оригинала ( ZIP ) 28 мая 2012 года . Проверено 8 сентября 2012 года .
  45. ^ Dan Froelich (20 мая 2009). «Изохронный протокол» (PDF) . usb.org . Архивировано 17 августа 2014 года из оригинального (PDF) . Проверено 21 ноября 2014 года .
  46. ^ «Коды классов USB» . 22 сентября 2018 г. Архивировано 22 сентября 2018 г. - через www.usb.org.
  47. ^ Используйте информацию о классе в дескрипторах интерфейса. Этот базовый класс определен для использования в дескрипторах устройства, чтобы указать, что информация о классе должна быть определена из дескрипторов интерфейса в устройстве.
  48. ^ «Спецификация класса испытаний и измерений универсальной последовательной шины (USBTMC), редакция 1.0» (PDF) . Форум разработчиков USB. 14 апреля 2003 . Проверено 10 мая 2018 г. - через sdpha2.ucsd.edu.
  49. ^ a b «Спецификация класса устройств универсальной последовательной шины для обновления микропрограммы устройства, версия 1.1» (PDF) . Форум разработчиков USB. 15 октября 2004 г. С. 8–9. Архивировано 11 октября 2014 года (PDF) . Проверено 8 сентября 2014 года .
  50. ^ «100 портативных приложений для USB-накопителя (как для Mac, так и для Win)» . Архивировано 2 декабря 2008 года . Проверено 30 октября 2008 года .
  51. ^ «Руководство по установке Skype VoIP USB» . Архивировано из оригинала на 6 июля 2014 года . Проверено 30 октября 2008 года .
  52. ^ «PS / 2 к USB-адаптеру клавиатуры и мыши» . StarTech.com . Архивировано из оригинального 12 ноября 2014 года.
  53. ^ a b «Спецификация класса устройств универсальной последовательной шины для обновления прошивки устройства, версия 1.0» (PDF) . Форум разработчиков USB. 13 мая 1999. С. 7–8. Архивировано из оригинального (PDF) 24 августа 2014 года . Проверено 8 сентября 2014 года .
  54. ^ "rpms / dfu-util: Инструмент обновления прошивки USB-устройства" . fedoraproject.org . 14 мая 2014 . Проверено 8 сентября 2014 года .
  55. ^ Карстен Ноль; Саша Крисслер; Якоб Лелл (7 августа 2014 г.). «BadUSB - Об аксессуарах, порождающих зло» (PDF) . srlabs.de . Лаборатории исследования безопасности. Архивировано из оригинального (PDF) 8 августа 2014 года . Проверено 8 сентября 2014 года .
  56. ^ «USB-IF объявляет о спецификации USB Audio Device Class 3.0» . Business Wire (Пресс-релиз). Хьюстон, Техас и Бивертон, Орегон. 27 сентября 2016 . Дата обращения 4 мая 2018 .
  57. ^ «Спецификации класса USB-устройств» . www.usb.org . Дата обращения 4 мая 2018 .
  58. ^ a b c d e f Сильный, Лоуренс (2015). «Зачем вам нужен USB Audio Class 2?» (PDF) . XMOS. Архивировано из оригинального (PDF) 24 ноября 2017 года . Дата обращения 11 декабря 2020 . В приложениях, где важна задержка потоковой передачи, UAC2 обеспечивает сокращение до 8 раз по сравнению с UAC1. ... У каждого метода синхронизации есть свои плюсы и минусы, а также наиболее подходящие приложения.
  59. ^ «Драйверы USB Audio 2.0» . Центр разработки оборудования Microsoft . Дата обращения 4 мая 2018 . ADC-2 относится к определению класса USB-устройств для аудиоустройств версии 2.0.
  60. ^ a b Карс, Винсент (май 2011 г.). «USB» . Хорошо темперированный компьютер . Проверено 7 мая 2018 . Все операционные системы (Win, OSX и Linux) изначально поддерживают USB Audio Class 1. Это означает, что вам не нужно устанавливать драйверы, это plug & play.
  61. ^ «Основы USB Audio» (PDF) . www.xmos.com . XMOS Ltd. 2015 . Проверено 10 декабря 2020 . Обратите внимание, что Full Speed ​​USB имеет гораздо более высокую внутреннюю задержку - 2 мс.
  62. ^ a b "Это только что: Microsoft запускает встроенную поддержку аудио USB класса 2. Подождите, что?" . Компьютерный аудиофил . Проверено 7 мая 2018 . Поддержка класса 2 обеспечивает гораздо более высокие частоты дискретизации, такие как PCM 24 бит / 384 кГц и DSD (DoP) вплоть до DSD256.
  63. ^ «Новый класс USB Audio для цифровых гарнитур USB Type-C» . www.synopsys.com . Проверено 7 мая 2018 .
  64. ^ «Объявление о выпуске Windows 10 Insider Preview Build 14931 для ПК» . Блог Windows Experience . Проверено 7 мая 2018 . Теперь у нас есть встроенная поддержка устройств USB Audio 2.0 с драйвером класса «Входящие»! Это ранняя версия драйвера, в которой не все функции включены.
  65. ↑ Пламмер, Грегг (20 сентября 2017 г.). «Ampliozone: поддержка USB Audio Class 2.0 в Windows 10, НАКОНЕЦ !!!!» . Амплиозона . Проверено 7 мая 2018 .
  66. ^ a b «Цифровое аудио через USB» . Проект с открытым исходным кодом Android . Проверено 7 мая 2018 . Синхронный подрежим обычно не используется со звуком, потому что и хост, и периферийное устройство зависят от часов USB.
  67. ^ «Примечание по применению 32-разрядного микроконтроллера Atmel» (PDF) . Корпорация Атмель. 2011. Архивировано (PDF) из оригинала 6 мая 2016 года . Дата обращения 13 апреля 2016 .
  68. ^ "Таблица данных PCM2906C" (PDF) . Техасские инструменты . Ноябрь 2011. PCM2906C использует архитектуру SpAct ™, уникальную систему TI, которая восстанавливает звуковые часы из пакетных данных USB.
  69. ↑ Кастор-Перри, Кендалл (октябрь 2010 г.). «Проектирование современных аудиосистем USB» . Cypress Semiconductor .
  70. ^ a b Кастор-Перри, Кендалл (2011). «Программируемая генерация тактовых импульсов и синхронизация для аудиосистем USB» . Cypress Semiconductor . Ранние интерфейсы воспроизведения USB использовали синхронный режим, но приобрели репутацию из-за низкого качества восстановленных часов (и, как следствие, низкого качества воспроизведения). Это произошло в первую очередь из-за недостатков реализации тактирования, а не из-за присущих этому подходу недостатков.
  71. ^ Kondoh, Хитоси (20 февраля 2002). «Дневники D / A: личные воспоминания инженерной душевной боли и триумфа» (PDF) . Тот факт, что в USB-кабеле нет линии синхронизации, позволяет использовать более тонкий кабель, что является преимуществом. Но независимо от того, насколько хороши кварцевые генераторы на приемном и передающем концах, между ними всегда будет какая-то разница ...
  72. ^ «Документы USB 2.0» . www.usb.org . Проверено 7 мая 2018 .
  73. ^ «Наше руководство по USB-аудио - почему я должен его использовать?» . Cambridge Audio . Проверено 7 мая 2018 . Синхронный USB-ЦАП - это самое низкое качество из трех ... Адаптивный ... означает, что в ЦАП нет непрерывных и точных главных часов, что вызывает дрожание в аудиопотоке. ... Асинхронный - это самый сложный для реализации, но он является огромным улучшением по сравнению с другими типами.
  74. ^ Карс, Винсент (июль 2012 г.). «USB против USB» . Хорошо темперированный компьютер . Проверено 7 мая 2018 . Синхронный режим в качественном ЦАП не используется, так как он очень неустойчивый. ... асинхронный - лучший из этих режимов.
  75. ^ «USB с низким уровнем джиттера: Дэн Лэври, Майкл Гудман, адаптивный, асинхронный» . Обзоры и обсуждение наушников - Head-Fi.org . Проверено 7 мая 2018 . Некоторые производители могут заставить вас поверить в то, что асинхронные USB-передачи превосходят адаптивные USB-передачи, и поэтому вы должны верить в асинхронное решение. Это не более верно, чем сказать, что вы «должны» держать вилку в левой руке. Фактически, если вы знаете, что делаете, вы будете кормить себя любой рукой. Проблема действительно в хороших инженерных практиках.
  76. ^ «Уведомление об изменениях в спецификации USB 2.0 (ECN) №1: разъем Mini-B» (PDF) . 20 октября 2000 года архивации (PDF) с оригинала на 12 апреля 2015 года . Проверено 29 декабря 2014 г. - через www.usb.org.
  77. ^ «Ограничения длины кабеля USB» (PDF) . Cableplusa.com. 3 ноября 2010 года Архивировано из оригинального (PDF) 11 октября 2014 года . Дата обращения 2 февраля 2014 .
  78. ^ "Какова максимальная длина USB-кабеля?" . Techwalla.com. Архивировано 1 декабря 2017 года . Проверено 18 ноября 2017 года .
  79. ^ a b «Кабели и решения для дальней связи» . USB 2.0. Часто задаваемые вопросы . Форум разработчиков USB. Архивировано из оригинала 18 января 2011 года . Проверено 28 апреля 2019 .
  80. ^ Акселсон, январь "USB 3.0 Developers FAQ" . Архивировано 20 декабря 2016 года . Проверено 20 октября +2016 .
  81. ^ https://superuser.com/questions/1080002/usb-3-1-type-c-host-to-host
  82. ^ «Значения параметров». Спецификация зарядки аккумулятора, версия 1.2 . Форум разработчиков USB. 7 декабря 2010. с. 45. Архивировано 28 марта 2016 года . Проверено 29 марта 2016 года .
  83. ^ «USB в ореховой скорлупе - Глава 2: Оборудование» . Помимо Logic.org. Архивировано 20 августа 2007 года . Проверено 25 августа 2007 года .
  84. ^ https://www.usb.org/document-library/media-agnostic-usb-v10a-spec-and-adopters-agreement
  85. ^ https://www.tweaktown.com/news/36420/usb-if-releases-final-specification-of-media-agnostic-usb/index.html
  86. ↑ Курт Шулер (31 марта 2011 г.). "Межчиповое соединение: HSIC, UniPro, HSI, C2C, LLI ... Боже мой!" . Артерис ИП . Архивировано 19 июня 2011 года . Проверено 24 июня 2011 года .
  87. ^ «FireWire против USB 2.0» (PDF) . QImaging. Архивировано 11 октября 2010 года (PDF) . Проверено 20 июля 2010 года .
  88. ^ «FireWire против USB 2.0 - Тесты пропускной способности» . Архивировано 12 августа 2007 года . Проверено 25 августа 2007 года .
  89. ^ «USB 2.0 против FireWire» . Платы. Архивировано 16 октября 2016 года . Проверено 25 августа 2007 года .
  90. ^ Metz, Кейд (25 февраля 2003). «Великое отключение интерфейса: FireWire против USB 2.0» . Журнал ПК . Архивировано 30 сентября 2007 года . Проверено 25 августа 2007 года .
  91. ^ Херон, Роберт. «USB 2.0 против FireWire» . TechTV. Архивировано 29 сентября 2007 года . Проверено 25 августа 2007 года .
  92. ^ «FireWire против USB 2.0» . USB-устройство. Архивировано 16 марта 2007 года . Проверено 19 марта 2007 года .
  93. ↑ Ки, Гэри (15 ноября 2005 г.). «Производительность Firewire и USB» . Архивировано 23 апреля 2008 года . Проверено 1 февраля 2008 года .
  94. ^ "802.3, раздел 14.3.1.1" (PDF) . IEEE. Архивировано 6 декабря 2010 года (PDF) .
  95. ^ "Powerbook взрывается после того, как Comcast подключил неподходящий кабель" . Потребитель. 8 марта 2010 года. Архивировано 25 июня 2010 года . Проверено 22 июня 2010 года .
  96. ^ https://www.usb.org/sites/default/files/midi10.pdf
  97. ^ «Как работает технология Thunderbolt: Сообщество технологии Thunderbolt» . Thunderbolttechnology.net. Архивировано 10 февраля 2014 года . Проверено 22 января 2014 года .
  98. ^ «Один порт, чтобы управлять ими всеми: Thunderbolt 3 и USB Type-C объединяют усилия» . Архивировано 2 июня 2015 года . Дата обращения 2 июня 2015 .
  99. ^ «Thunderbolt 3 в два раза быстрее и использует обратимый USB-C» . Архивировано 3 июня 2015 года . Дата обращения 2 июня 2015 .
  100. ^ Себастьян Энтони (2 июня 2015). «Thunderbolt 3 включает разъем USB Type-C, удваивает пропускную способность до 40 Гбит / с» . Ars Technica . Архивировано 9 июня 2015 года . Дата обращения 2 июня 2015 .
  101. ^ https://www.ptsecurity.com/ww-en/analytics/where-theres-a-jtag-theres-a-way/
  102. ^ https://www.youtube.com/watch?v=2JCUrG7ERIE
  103. ^ https://habr.com/ru/company/pt/blog/318744/

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Аксельсон, янв (1 сентября 2006 г.). USB Mass Storage: проектирование и программирование устройств и встроенных хостов (1-е изд.). Lakeview Research . ISBN 978-1-931-44804-8.
  • ——— (1 декабря 2007 г.). Последовательный порт завершен: COM-порты, виртуальные COM-порты USB и порты для встроенных систем (2-е изд.). Lakeview Research. ISBN 978-1-931-44806-2.
  • ——— (2015). USB Complete: Руководство разработчика (5-е изд.). Lakeview Research. ISBN 978-1-931448-28-4.
  • Хайд, Джон (февраль 2001 г.). Дизайн USB на примере: Практическое руководство по созданию устройств ввода-вывода (2-е изд.). Intel Press . ISBN 978-0-970-28465-5.
  • «Отладка USB 2.0 для обеспечения соответствия: это не просто цифровой мир» (PDF) . Keysight Technologies . Примечание по применению технологий. Keysight (1382–3).

Внешние ссылки [ править ]

Общий обзор [ править ]

  • Джоэл Джонсон (29 мая 2019 г.). «Маловероятное происхождение USB, порт, который все изменил» . Быстрая компания .
  • Питер Ли (24 мая 2020 г.). Почему USB продолжает меняться? (видео).

Технические документы [ править ]

  • «Форум разработчиков USB (USB-IF)» . USB.org .
  • «Библиотека документов USB (USB 3.2, USB 2.0, беспроводной USB, USB-C, USB Power Delivery)» . USB.org .
  • «Универсальный интерфейс хост-контроллера (UHCI)» (PDF) . Intel . Cite journal requires |journal= (help)
  • «Разъемы USB 3.0 Standard-A, Standard-B, Powered-B» . Руководство по распиновке. Cite journal requires |journal= (help)
  • Хенк Мюллер (июль 2012 г.). «Как создавать и программировать USB-устройства» . Электронный дизайн .
  • Джон Гарни (июнь 1996 г.). «Анализ характеристик пропускной способности универсальной последовательной шины» (PDF) .
  • Рази Хершенхорен; Омер Резник (октябрь 2010 г.). «Механизм протокола USB 2.0» (PDF) .
  • IEC 62680 (интерфейсы универсальной последовательной шины для данных и питания):
    • IEC 62680-1.1: 2015 - Часть 1-1: Общие компоненты - Спецификация зарядки аккумулятора USB, редакция 1.2
    • IEC 62680-1-2: 2018 - Часть 1-2: Общие компоненты - Спецификация USB Power Delivery
    • IEC 62680-1-3: 2018 - Часть 1-3: Общие компоненты - Спецификация кабеля и разъема USB Type-C ™
    • IEC 62680-1-4: 2018 - Часть 1-4: Общие компоненты - Спецификация аутентификации USB Type-C ™
    • IEC 62680-2-1: 2015 - Часть 2-1: Спецификация универсальной последовательной шины, редакция 2.0
    • IEC 62680-2-2: 2015 - Часть 2-2: Спецификация кабелей и разъемов Micro-USB, редакция 1.01
    • IEC 62680-2-3: 2015 - Часть 2-3: Классы кабелей и разъемов универсальной последовательной шины Версия 2.0
    • IEC 62680-3-1: 2017 - Часть 3-1: Спецификация универсальной последовательной шины 3.1.