USB
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с USB Hi-Speed )
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
Certified USB.svg
Сертифицированный логотип
ТипАвтобус
История производства
Дизайнер
РазработаноЯнварь 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
Длина
  • 6,65 мм (тип-C)
Ширина
  • 12 мм (тип A) [2]
  • 8,45 мм (тип-B)
  • 6,8 мм (мини / микро)
  • 8,25 мм (тип-C)
Рост
  • 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)
Возможность горячего подключенияда
Внешнийда
Кабель
  • 4 провода плюс экран
  • 9 проводов плюс экран (SuperSpeed)
Булавки
  • 4: 1 питание, 2 данных, 1 земля
  • 5 (на ходу)
  • 9 (Суперскорость)
  • 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
Стандартный штекер USB-A (слева) и штекер USB-B (справа)
Контакт 1 Шина V (+5 В)
Пин 2  Данные-
Пин 3  Данные +
Штырь 4  Земля

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

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

Обзор

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

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

Идентификация розетки (розетки)

Основная статья: USB-оборудование § Разъемы
Порты USB-A 3.1 Gen 1 (ранее известный как USB 3.0; позже переименованный в USB 3.1 Gen 1)

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 )
480  Мбит / с
( высокая скорость )		5 Гбит / с
( SuperSpeed )		10 Гбит / с
( SuperSpeed ​​+ )		20 Гбит / с
( SuperSpeed ​​+ )		40 Гбит / с
( SuperSpeed ​​+, Thunderbolt 3 и 4 )
СтандартАВведите
Введите
Устарело
BТип B
Тип B
Устарело
CN / AТип C ( увеличенный )
МиниАN / AМини А
Устарело
BМини Б
ABN / AMini AB
МикроАN / AМикро А
Микро А
Устарело
BN / AMicro B
Micro B
Устарело
ABN / AMicro AB
Micro AB
Устарело
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

Универсальная последовательная шина была разработана для упрощения и улучшения интерфейса между персональными компьютерами и периферийными устройствами по сравнению с существующими ранее стандартными или специализированными 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 ( замену устройств можно производить 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, начиная от клавиатур и мышей и заканчивая интерфейсами потокового видео.
  • Интерфейс USB может быть разработан для обеспечения максимально возможной задержки для функций, критичных ко 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

Как и все стандарты, конструкция USB имеет несколько ограничений:

  • Кабели USB имеют ограниченную длину, поскольку стандарт 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.
  • Скорость передачи данных USB ниже, чем у других межсоединений, таких как 100 Gigabit Ethernet .
  • 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, а 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.
  • 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 контактов 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, обычно должны получить USB-идентификатор, 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

Основной логотип USB- трезубца [8]
В USB4 40Gbit / с трезубцем логотипа
Логотип USB на головке стандартного штекера 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 путем 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 и функций Plug and Play . [10] Аджай Бхатт и его команда работали над стандартом в Intel; [11] [12]первые интегральные схемы, поддерживающие USB, были произведены Intel в 1995 году [13].

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 связи 8-битного компьютера Atari, основой стандарта USB [ необходима цитата ] , в разработке которого он также участвовал и на который он имеет патенты. [14]

Исходная спецификация USB 1.0, представленная в январе 1996 года, определяла скорость передачи данных 1,5  Мбит / с на низкой скорости и 12 Мбит / с на полной скорости . [13] В предварительных проектах требовалась односкоростная шина 5 Мбит / с, но низкая скорость была добавлена ​​для поддержки недорогих периферийных устройств с неэкранированными кабелями , [15] 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 . [16] Microsoft Windows 95, OSR 2.1 обеспечивала OEM-поддержку [17]для устройств в августе 1997 года первый широко используется версия USB 1.1 была [ править ] , 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. [18] Вслед за дизайнерским решением Apple удалить все устаревшие порты с iMac, многие производители ПК начали создавать ПК без устаревших версий , что привело к расширению рынка ПК с использованием USB в качестве стандарта. [19] [20] [21]

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 скорость передачи данных достигает 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 повышение скорости передачи данных (до 5 Гбит / с), снижение энергопотребления, увеличение выходной мощности и обеспечение обратной совместимости с USB 2.0. [22] :  3–1  USB 3.0 включает новую, более высокоскоростную шину SuperSpeed, параллельную шине USB 2.0. [22] :  1–3  По этой причине новую версию также называют SuperSpeed. [23] Первые устройства с USB 3.0 были представлены в январе 2010 года. [23] [24]

По состоянию на 2008 год на мировом рынке было около 6 миллиардов USB-портов и интерфейсов, и около 2 миллиардов продавались ежегодно. [25]

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. [26]

Спецификация USB 3.2 была опубликована в сентябре 2017 года.

USB 1.x

Выпущенный в январе 1996 года, USB 1.0 определял скорость передачи сигналов 1,5 Мбит / с (низкая пропускная способность или низкая скорость) и 12 Мбит / с (полная скорость) . [27] 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 ». [18] [20] [21]

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 появлялись на многих периферийных устройствах, соответствие стандарту USB 1.x затруднялось из-за обработки периферийных устройств, которые имели миниатюрные разъемы, как если бы они были связаны привязкой (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

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

USB 2.0 был выпущен в апреле 2000 года, добавляя более высокую максимальную скорость передачи данных 480 Мбит / с (максимальная теоретическая пропускная способность данных 53 МБ / с [28] ), названная High Speed или High Bandwidth , в дополнение к передаче сигналов USB 1.x Full Speed. скорость 12 Мбит / с (максимальная теоретическая скорость передачи данных 1,2 МБ / с [29] ).

Изменения в спецификации USB были внесены посредством уведомлений об инженерных изменениях (ECN). Наиболее важные из этих ECN включены в пакет спецификаций USB 2.0, доступный на USB.org: [30]

  • 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 обмениваться данными друг с другом, не требуя отдельного USB-хоста
  • Спецификация зарядки аккумулятора 1.1 Добавлена ​​поддержка специальных зарядных устройств, поведение зарядных устройств хоста для устройств с разряженными батареями.
  • Спецификация зарядки аккумулятора 1.2 : [31] с повышенным током на 1,5 А 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

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. [32]

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 с кодированием 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. [22] :  4–19 В режиме  передачи SuperSpeed связь осуществляется в полнодуплексном режиме; более ранние режимы являются полудуплексными и регулируются хостом. [33]

Устройства с низким и высоким энергопотреблением остаются работоспособными в соответствии с этим стандартом, но устройства, использующие SuperSpeed, могут использовать увеличенный доступный ток от 150 мА до 900 мА соответственно. [22] :  9–9 

USB 3.1 , выпущенный в июле 2013 года, имеет два варианта. Первая сохраняет режим передачи данных USB 3.0 SuperSpeed и обозначена как USB 3.1 Gen 1 , [34] [35], а вторая версия представляет новый режим передачи SuperSpeed ​​+ под названием 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 . [34] [36]

USB 3.2 , выпущенный в сентябре 2017 года [37], 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. [38]

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

Схема именования

Начиная со стандарта USB 3.2, USB-IF представил новую схему именования. [39] 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: [40]

Брендирование USB-IFЛоготипРежим передачиСтарые спецификацииСкорость передачи данныхСкорость передачи
SuperSpeed ​​USB 5 Гбит / сUSB 3.2 Gen 1 × 1USB 3.1 1-го поколения, 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

Основная статья: USB4
Логотип сертифицированного USB4 40 Гбит / с

Спецификация USB4 была выпущена 29 августа 2019 года Форумом разработчиков USB. [41]

USB4 основан на спецификации протокола Thunderbolt 3 . [42] Он поддерживает пропускную способность 40 Гбит / с, совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим с USB 3.2 и USB 2.0. [43] [44] Архитектура определяет метод динамического совместного использования одного высокоскоростного канала с несколькими типами оконечных устройств, который наилучшим образом обслуживает передачу данных по типам и приложениям.

В спецификации USB4 указано, что следующие технологии должны поддерживаться USB4: [41]

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 2 × 2 (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 применимы только к новым устройствам с маркировкой USB4.
USB4 Gen 3 × 2 (40 Гбит / с)НетдаНет
DisplayPortдадаНетСпецификация требует, чтобы хосты и концентраторы поддерживали альтернативный режим DisplayPort.
Связь между хостамидадаN / AСоединение, подобное LAN, между двумя одноранговыми узлами.
PCI ExpressНетдаНетФункция PCI Express USB4 повторяет 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 . Ожидается, что первыми продуктами, совместимыми с USB4, станут процессоры Intel серии Tiger Lake и AMD Zen 3 . Выпущен в 2020 году.

История версий

Версии выпуска

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.SuperSpeed ​​USB (5 Гбит / с)Также упоминается как USB 3.1 Gen 1 [34] и USB 3.2 Gen 1 × 1.
USB 3.1Июль 2013SuperSpeed ​​+ USB (10 Гбит / с)Включает новый USB 3.1 Gen 2, [34] также названный USB 3.2 Gen 2 × 1 в более поздних спецификациях.
USB 3.2Август 2017 г.SuperSpeed ​​+ двухканальный USB (20 Гбит / с)Включает новые многоканальные режимы USB 3.2 Gen 1 × 2 и Gen 2 × 2 [45] [ неудачная проверка ]
USB4Август 2019 г.40 Гбит / с (2-полосная)Включает новые режимы USB4 Gen 2 × 2 (кодирование 64b / 66b) и Gen 3 × 2 (кодирование 128b / 132b) и представляет маршрутизацию USB4 для туннелирования трафика USB3.x, DisplayPort 1.4a и PCI Express, а также передачи между хостами , основанный на протоколе Thunderbolt 3

Характеристики, связанные с питанием

Название выпускаДата выходаМаксимум. властьПримечание
Зарядка аккумулятора через USB вер . 1.02007-03-087,5 Вт (5 В, 1,5 А)
Зарядка аккумулятора через USB Ред. 1.12009-04-159 Вт (5 В, 1,8 А)Стр. 28, Таблица 5–2, но с ограничением п. 3.5. В обычном порту USB 2.0 стандарт-A, только 1,5 А. [46]
Зарядка аккумулятора через USB Ред. 1.22010-12-0725 Вт (5 В, 5 А)[47]
USB Power Delivery Rev.1.0 (версия 1.0)2012-07-05100 Вт (20 В, 5 А)Использование протокола FSK при питании от шины (V BUS )
USB Power Delivery Rev.1.0 (версия 1.3)2014-03-11100 Вт (20 В, 5 А)
USB Type-C, версия 1.02014-08-1115 Вт (5 В, 3 А)Новый разъем и спецификация кабеля
USB Power Delivery Rev. 2.0 (версия 1.0)2014-08-11100 Вт (20 В, 5 А)Использование протокола BMC по каналу связи (CC) на кабелях USB-C.
USB Type-C, ред. 1.12015-04-0315 Вт (5 В, 3 А)
USB Power Delivery Rev. 2.0 (версия 1.1)2015-05-07100 Вт (20 В, 5 А)
USB Type-C, ред. 1.22016-03-2515 Вт (5 В, 3 А)
USB Power Delivery Rev. 2.0 (версия 1.2)2016-03-25100 Вт (20 В, 5 А)
USB Power Delivery Rev. 2.0 (версия 1.3)2017-01-12100 Вт (20 В, 5 А)
USB Power Delivery, версия 3.0 (версия 1.1)2017-01-12100 Вт (20 В, 5 А)
USB Type-C, ред. 1.32017-07-1415 Вт (5 В, 3 А)
USB Power Delivery Rev. 3.0 (версия 1.2)2018-06-21100 Вт (20 В, 5 А)
USB Type-C, версия 1.42019-03-2915 Вт (5 В, 3 А)
USB Type-C, версия 2.02019-08-2915 Вт (5 В, 3 А)Включение USB4 через разъемы и кабели USB Type-C.
USB Power Delivery, версия 3.0 (версия 2.0)2019-08-29100 Вт (20 В, 5 А)[48]
USB Power Delivery, версия 3.1 (версия 1.0)2021-05-24240 Вт (48 В, 5 А)
USB Type-C, версия 2.12021-05-2515 Вт (5 В, 3 А)[49]
USB Power Delivery, версия 3.1 (версия 1.1)2021-07-06240 Вт (48 В, 5 А)[50]

Системный дизайн

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. [51] [22] :  8–29  USB-устройства соединены последовательно через концентраторы. Концентратор, встроенный в хост-контроллер, называется корневым концентратором .

Устройство USB 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 конечных точек (16 входных и 16 выходных ), хотя их редко бывает так много. 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 устройству и для ответов о состоянии от устройства, например, канала управления шиной с номером 0.
  • Поток труба представляет собой однонаправленная трубу , присоединенная к однонаправленной конечной точке , которая передает данные используя изохронны , [52] 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), такие как указывающие устройства, мыши и клавиатуры.
    Массовые переводы
    Большие спорадические передачи с использованием всей оставшейся доступной полосы пропускания, но без каких-либо 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, указанное производителем направление не совпадает с пакетом TOKEN (например, указанное производителем направление - IN, а 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 как входящие, так и исходящие пакеты.

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. При перезапуске USB-хоста процесс перечисления повторяется для всех подключенных устройств.

Хост-контроллер направляет поток трафика к устройствам, 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 более низкой 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, подключены ли к этому хосту устройства USB 2.0 или более ранние версии. Скорость передачи данных для более ранних устройств устанавливается в прежнем порядке.

Классы устройств

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: [53]

КлассиспользованиеОписаниеПримеры или исключение
00 ч.УстройствоНе указано [54]Класс устройства не указан, дескрипторы интерфейса используются для определения необходимых драйверов.
01чИнтерфейсАудиоДинамик , микрофон , звуковая карта , MIDI
02чОбаКоммуникации 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 обратной связью по усилию
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
0EhИнтерфейсвидеоВебкамера
0FhИнтерфейсКласс персонального медицинского устройства (PHDC)Монитор пульса (часы)
10чИнтерфейсАудио / видео (AV)Веб-камера , ТВ
11чУстройствоРекламный щитОписывает альтернативные режимы USB-C, поддерживаемые устройством.
ДЧОбаДиагностическое устройствоУстройство проверки соответствия USB
E0hИнтерфейсБеспроводной контроллерАдаптер Bluetooth , Microsoft RNDIS
EFhОбаРазноеУстройство ActiveSync
FEhИнтерфейсЗависит от приложенияМост IrDA , класс тестирования и измерений (USBTMC), [55] USB DFU (обновление прошивки устройства) [56]
FFhОбаЗависит от поставщикаУказывает, что устройству требуются драйверы от производителя.

USB-накопитель / USB-накопитель

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

Класс запоминающих устройств USB (MSC или UMS) стандартизирует подключения к запоминающим устройствам. 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 выгодна для поддержания целостности и неизменяемого первозданного состояния загрузочного носителя.

Хотя с начала 2005 года большинство персональных компьютеров 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 накопители различных типов.

Некоторые производители предлагают внешние портативные жесткие диски USB или пустые корпуса для дисководов. Они предлагают производительность, сравнимую с внутренними дисками, ограниченную 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 использование запоминающих устройств USB - переносное выполнение программных приложений (таких как веб-браузеры и клиенты VoIP) без необходимости их установки на главный компьютер. [57] [58]

Протокол передачи мультимедиа

См. Также: Протокол передачи изображений

Протокол передачи мультимедиа (MTP) был разработан Microsoft для предоставления доступа более высокого уровня 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 с интерфейсом человека

Основная статья: USB-интерфейс устройства с интерфейсом пользователя.

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 спроектировано так, чтобы определять, подключено ли оно к порту USB или PS / 2, и обмениваться данными с помощью соответствующий протокол. Также существуют преобразователи, которые подключают клавиатуру и мышь PS / 2 (обычно по одной каждой из них) к USB-порту. [59] Эти устройства представляют системе две конечные точки HID и используют микроконтроллер для выполнения двунаправленной трансляции данных между двумя стандартами.

Механизм обновления прошивки устройства

Обновление микропрограммы устройства (DFU) - это не зависящий от производителя и устройства механизм 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 превращаясь в программатор PROM . Любой класс USB-устройств может реализовать эту возможность, следуя официальным спецификациям DFU. [56] [60] [61]

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 . [62]

Потоковое аудио

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. Рабочая группа опубликовала три версии аудио. Технические характеристики устройства: [63] [64] Аудио 1.0, 2.0 и 3.0, называемое «UAC» [65] или «ADC». [66]

UAC 2.0 представил поддержку High Speed ​​USB (в дополнение к Full Speed), что позволило увеличить пропускную способность для многоканальных интерфейсов, повысить частоту дискретизации, [67] меньшую внутреннюю задержку, [68] [65] и 8-кратное улучшение разрешения по времени в синхронный и адаптивный режимы. [65] UAC2 также вводит концепцию доменов часов, которая предоставляет хосту информацию о том, какие входные и выходные терминалы получают свои часы из одного и того же источника, а также улучшенную поддержку кодировок звука, таких как DSD , звуковые эффекты, кластеризация каналов, пользователь элементы управления и описания устройств. [65] [69]

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. [70]

Однако устройства UAC 1.0 по-прежнему широко распространены из-за их кроссплатформенной совместимости без драйверов [67], а также частично 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. [71] [72] [69] UAC 2.0 также поддерживается MacOS , iOS и Linux , [65] однако Android также реализует только подмножество UAC 1.0. [73]

USB обеспечивает три изохронных (фиксированная полоса пропускания) типа синхронизации, [74] все из которых используются аудиоустройствами: [75]

  • 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. [76] [77]
  • Адаптивный - часы устройства синхронизируются с объемом данных, отправляемых за кадр хостом [78]

В то время как спецификация USB первоначально описывала использование асинхронного режима в «недорогих динамиках» и адаптивного режима в «цифровых динамиках высокого класса» [79], противоположное восприятие существует в мире Hi-Fi , где асинхронный режим рекламируется как функция. , а адаптивные / синхронные режимы имеют плохую репутацию. [80] [81] [73] В действительности все типы могут быть качественными или низкокачественными, в зависимости от качества их разработки и области применения. [77] [65] [82] Асинхронный режим имеет то преимущество, что он не связан с часами компьютера, но недостатком является необходимость преобразования частоты дискретизации при объединении нескольких источников.

Разъемы

Основная статья: USB-оборудование § Разъемы

Коннекторы, определяемые комитетом по USB, поддерживают ряд основных целей USB и отражают уроки, извлеченные из множества разъемов, используемых в компьютерной индустрии. Гнездовой соединитель, установленный на хосте или устройстве, называется розеткой , а штекерный соединитель, прикрепленный к кабелю, называется вилкой . [22] :  2–5 - 2–6  Официальные документы спецификации USB также периодически определяют термин « штекер» для обозначения вилки и « розетка» для обозначения розетки. [83]

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 кабеля и розетка были помечены, чтобы пользователь мог определить правильную ориентацию. [22] Штекер USB-C, однако, двусторонний. 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 / разветвитель.

Количество типов USB-разъемов увеличивалось по мере развития спецификации. В исходной спецификации USB подробно описаны вилки и розетки стандарта A и B. Разъемы были разными, поэтому пользователи не могли подключить 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.

Прокладка кабеля

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

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). [84] [85] [86]

USB 2.0 обеспечивает максимальную длину кабеля 5 метров (16 футов 5 дюймов) для устройств, работающих на высокой скорости (480 Мбит / с). [86]

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). [87]

Мостовые кабели USB

На рынке можно найти мостовые кабели USB 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 соединительный кабель USB для передачи личных файлов и настроек с компьютера под управлением более ранней версии Windows на компьютер с более новой версией. В контексте использования программного обеспечения Windows Easy Transfer кабель моста иногда может называться кабелем Easy Transfer .

Многие кабели USB-моста / передачи данных по-прежнему относятся к 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.

Двухролевые USB-соединения

Мостовые кабели USB стали менее важными с появлением возможностей USB-устройств с двойной ролью, 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. Возможности двойной роли требуют наличия двух контроллеров в системе, а также ролевого контроллера . Хотя этого можно ожидать на мобильной платформе, такой как планшет или телефон, настольные ПК и ноутбуки часто не поддерживают двойные роли. [88]

Власть

Основная статья: USB-оборудование § Питание

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

Маломощные и высокомощные устройства

Устройства с низким энергопотреблением могут потреблять максимум 1 единицу нагрузки, и все устройства должны работать как устройства с низким энергопотреблением 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.

Мощные устройства (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 единичных нагрузок (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
Электропитание 1.0 Тип-A / B5 А20 В100 Вт
Подача питания 2.0 / 3.0 Type-C5 А [э]20 В100 Вт
Электропитание 3.1 Тип-C5 А [э]48 В240 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. ^ a b > 3 A (60 Вт) требует наличия кабеля с электронной маркировкой, рассчитанного на 5 A.

Чтобы распознать режим зарядки аккумулятора, специальный порт зарядки помещает сопротивление, не превышающее 200 Ом, на клеммы D + и D−. Закороченные или почти закороченные линии передачи данных с сопротивлением менее 200 Ом на клеммах «D +» и «D-» обозначают выделенный порт зарядки (DCP) с неограниченной скоростью зарядки. [89] [90]

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

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

USB-сигналы передаются с использованием дифференциальной сигнализации по кабелю данных типа витая пара с характеристическим сопротивлением 90 Ом ± 15% . [91]

  • 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 одна и 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 деактивацию 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 (режимы 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

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.

Сделки

Основная статья: USB (Связь) § Транзакция

Основные транзакции USB:

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

Связанные стандарты

Логотип Wireless USB

Форум разработчиков USB представил стандарт беспроводной связи Media Agnostic USB v.1.0 на основе протокола USB 29 июля 2015 года. Беспроводной USB - это технология замены кабеля, в которой используется сверхширокополосная беспроводная технология для скорости передачи данных до 480 Мбит. / с. [92]

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. [93]

InterChip USB - это вариант «чип-к-чипу», который исключает использование обычных трансиверов, имеющихся в обычном USB. Физический уровень HSIC потребляет примерно на 50% меньше энергии и на 75% меньше площади платы по сравнению с USB 2.0. [94]

Сравнение с другими способами подключения

IEEE 1394

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 включают:

  • 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 обменивается данными 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 , а FireWire подает 12 В и теоретически может обеспечивать до 30 В.
  • Стандартные порты USB-концентратора 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), тогда 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 примерно одинакова, FireWire 400 быстрее, чем USB 2.0 с высокой пропускной способностью в реальных условиях [95], особенно при использовании с высокой пропускной способностью, например, внешних жестких дисков. [96] [97] [98] [99] 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. [100] 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. [101]

Ethernet

Стандарты IEEE 802.3af , 802.3at и 802.3bt Power over Ethernet (PoE) определяют более сложные схемы согласования мощности, чем USB с питанием. Они работают при 48 В  постоянного тока и могут обеспечивать большую мощность (до 12,95 Вт для 802.3af , 25,5 Вт для 802.3at, также известного как PoE + , 71 Вт для 802.3bt, также известного как 4PPoE ) по кабелю длиной до 100 метров по сравнению с USB 2.0, который обеспечивает 2,5 Вт при максимальной длине кабеля 5 метров. Это сделало PoE популярным для VoIP- телефонов, камер видеонаблюдения и точек беспроводного доступа., и другие сетевые устройства в зданиях. 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. [102] 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. [103]

MIDI

Определение класса USB - устройство для MIDI - устройств передает Music Instrument Digital Interface ( MIDI ) музыкальных данных через USB. [104] 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

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 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 внешним дискам постепенно требуется меньше энергии, уменьшая преимущество eSATA. eSATAp (power over eSATA; также известный как ESATA / USB) - это разъем, представленный в 2009 году, который обеспечивает питание подключенных устройств с помощью нового, обратно совместимого разъема. На ноутбуке eSATAp обычно подает 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

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. [105]

Thunderbolt 2 использует агрегацию каналов для объединения двух каналов 10 Гбит / с в один двунаправленный канал 20 Гбит / с. [106]

Thunderbolt 3 использует разъем USB-C . [107] [108] [109] Thunderbolt 3 имеет два физических двунаправленных канала со скоростью 20 Гбит / с, объединенные 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.

Альтернативный режим DisplayPort 2.0: USB 4 поддерживает DisplayPort 2.0 по сравнению с его альтернативным режимом. DisplayPort 2.0 может поддерживать разрешение 8K при 60 Гц с цветом HDR10. [110] DisplayPort 2.0 может использовать до 80 Гбит / с, что вдвое превышает объем, доступный для данных USB, поскольку он отправляет все данные в одном направлении (на монитор) и, таким образом, может использовать все восемь каналов данных одновременно. [110]

После того, как спецификация была сделана без лицензионных отчислений, а управление протоколом Thunderbolt было передано от Intel на форум разработчиков USB, Thunderbolt 3 был эффективно реализован в спецификации USB4 - совместимость с Thunderbolt 3 является необязательной, но рекомендуется для продуктов USB4. [ необходима цитата ]

Совместимость

Основная статья: USB-адаптер

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

Угрозы безопасности

  • BadUSB , [60] см. Также флешку # BadUSB
  • Процессоры Intel от Skylake позволяют управлять ими через USB 3.0. [111] [112] [113]
  • 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, и вредоносное ПО могло быть автоматически активировано с его использованием. [ необходима цитата ]

Смотрите также

  • 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)

использованная литература

  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 . Проверено 4 июня 2017 года . Длина корпуса составляет 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 . Проверено 4 марта 2019 .
  5. ^ a b c d 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. ^ Хуанг, Эрик (3 мая 2018 г.). «На USB или нет: двойная роль USB заменяет USB On-The-Go» . synopsys.com . Проверено 21 июля 2021 года .
  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. ^ «Два десятилетия« подключи и работай »: как USB стал самым успешным интерфейсом в истории вычислительной техники» . Проверено 14 июня 2021 года .
  11. ^ "Сотрудник Intel: Аджай В. Бхатт" . Корпорация Intel . Архивировано из оригинала 4 ноября 2009 года.
  12. ^ Rogoway, Марк (9 мая 2009). «Рекламная кампания Intel превращает исследователей в рок-звезд» . Орегонский . Архивировано 26 августа 2009 года . Проверено 23 сентября 2009 года .
  13. ^ 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 .
  14. ^ «Система и метод для коммутируемой оконечной нагрузки шины данных - 14 июля 1998 г.» . Патентное ведомство США . Дата обращения 4 декабря 2020 .
  15. ↑ Джонсон, Джоэл (29 мая 2019 г.). «История USB, порт, который все изменил» . Быстрая компания .
  16. ^ Зеебы, Питер (26 апреля 2005). «Стандарты и спецификации: все аспекты USB» . IBM. Архивировано из оригинального 10 января 2010 года . Проверено 8 сентября 2012 года .
  17. ^ "Windows 95 OSR 2.1" . winworldpc.com . Проверено 15 июня 2021 года .
  18. ^ a b «Восемь способов, которыми iMac изменил компьютерные технологии» . Macworld . 15 августа 2008. Архивировано 22 декабря 2011 года . Проверено 5 сентября 2017 года .
  19. ^ «Compaq надеется последовать примеру iMac» . Архивировано из оригинального 22 октября 2006 года.
  20. ^ a b «ПК следует за iMac» . Деловая неделя . 1999. Архивировано 23 сентября 2015 года.
  21. ^ 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.
  22. ^ 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 .
  23. ^ «Наконец-то появился USB 3.0» . 11 января 2010 года. Архивировано 23 февраля 2011 года . Проверено 20 февраля 2011 года .
  24. ^ «SuperSpeed ​​USB 3.0: Появляются более подробные сведения» . Мир ПК . 6 января 2009 года. Архивировано 24 января 2009 года.
  25. ^ «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) из оригинала 29 декабря 2014 г.
  26. ^ "4.2.1". Спецификация универсальной последовательной шины (PDF) (Технический отчет). 1996. стр. 29. v1.0. Архивировано (PDF) из оригинала 30 января 2018 года.
  27. ^ "Максимальная теоретическая пропускная способность высокоскоростного USB" . Microchip Technology Incorporated. 23 марта 2021 года. Архивировано 23 марта 2021 года . Проверено 23 марта 2021 года .
  28. ^ "Максимальная теоретическая пропускная способность полноскоростного USB" . Microchip Technology Incorporated. 23 марта 2021 года. Архивировано 23 марта 2021 года . Проверено 23 марта 2021 года .
  29. ^ «Спецификация USB 2.0» . Форум разработчиков USB. Архивировано из оригинала 3 декабря 2017 года . Проверено 28 апреля 2019 .
  30. ^ «Battery Charging v1.2 Specification and Adopters Agreement» (ZIP) . Форум разработчиков USB. 7 марта 2012. Архивировано 6 октября 2014 года . Дата обращения 13 мая 2021 .
  31. ^ «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.
  32. ^ «Технология USB 3.0» (PDF) . HP . 2012. Архивировано 19 февраля 2015 года . Проверено 2 января 2014 года .
  33. ^ a b c d «Спецификация USB 3.1 - Рекомендации по использованию языков от USB-IF» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 12 марта 2016 г. - через www.usb.org.
  34. ↑ Сильвия (5 августа 2015 г.). «Описание USB 3.1 Gen 1 и Gen 2» . www.msi.org .
  35. ^ 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.
  36. ^ «Спецификация USB 3.2, выпущенная 22 сентября 2017 г., и ECN» . usb.org . 22 сентября 2017 . Проверено 4 сентября 2019 года .
  37. ^ «Группа промоутеров USB 3.0 объявляет об обновлении USB 3.2» (PDF) (пресс-релиз). Бивертон, Орегон, США. 25 июля 2017 . Проверено 27 июля 2017 г. - через www.usb.org.
  38. ^ «Рекомендации по использованию языка спецификации USB 3.2 от USB-IF» (PDF) . usb.org . 26 февраля 2019 . Проверено 4 сентября 2019 года .
  39. ^ 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 . Проверено 22 марта 2020 . Краткое содержание - USB-IF (2 июля 2020 г.).
  40. ^ a b «Спецификация USB Promoter Group USB4» . usb.org . 29 августа 2019.
  41. ↑ Брайт, Питер (4 марта 2019 г.). «Thunderbolt 3 становится USB4, поскольку межсоединение Intel не требует лицензионных отчислений» . Ars Technica . Проверено 4 марта 2019 .
  42. ^ Грунин, Lori (4 марта 2019). «USB4 объединяет Thunderbolt 3 для более высокой скорости и более умной передачи данных» . CNET . Проверено 4 марта 2019 .
  43. ↑ Брант, Том (4 марта 2019 г.). «Thunderbolt 3 объединяется с USB, чтобы стать USB4» . Журнал ПК . Проверено 4 марта 2019 .
  44. ↑ 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 .
  45. ^ "Зарядка батареи v1.1 Спецификация и Соглашение с поставщиками" . USB.org .
  46. ^ «Батарея Charging v1.2 Spec и Соглашение с поставщиками» . USB.org .
  47. ^ «USB Power Delivery» . USB.org .
  48. ^ «Версия 2.1 спецификации кабеля и разъема USB Type-C» . USB.org .
  49. ^ «USB Power Delivery» . USB.org .
  50. ^ «Версия 2.0 спецификации универсальной последовательной шины» . USB.org . 11 октября 2011. С. 13, 30, 256. Архивировано из оригинала ( ZIP ) 28 мая 2012 года . Проверено 8 сентября 2012 года .
  51. ^ Dan Froelich (20 May 2009). "Isochronous Protocol" (PDF). USB.org. Archived from the original (PDF) on 17 August 2014. Retrieved 21 November 2014.
  52. ^ "USB Class Codes". 22 September 2018. Archived from the original on 22 September 2018 – via www.usb.org.
  53. ^ Use class information in the interface descriptors. This base class is defined to use in device descriptors to indicate that class information should be determined from the Interface Descriptors in the device.
  54. ^ "Universal Serial Bus Test and Measurement Class Specification (USBTMC) Revision 1.0" (PDF). USB Implementers Forum. 14 April 2003. Retrieved 10 May 2018 – via sdpha2.ucsd.edu.
  55. ^ a b "Universal Serial Bus Device Class Specification for Device Firmware Upgrade, Version 1.1" (PDF). USB Implementers Forum. 15 October 2004. pp. 8–9. Archived (PDF) from the original on 11 October 2014. Retrieved 8 September 2014.
  56. ^ "100 Portable Apps for your USB Stick (both for Mac and Win)". Archived from the original on 2 December 2008. Retrieved 30 October 2008.
  57. ^ "Skype VoIP USB Installation Guide". Archived from the original on 6 July 2014. Retrieved 30 October 2008.
  58. ^ "PS/2 to USB Keyboard and Mouse Adapter". StarTech.com. Archived from the original on 12 November 2014.
  59. ^ a b "Universal Serial Bus Device Class Specification for Device Firmware Upgrade, Version 1.0" (PDF). USB Implementers Forum. 13 May 1999. pp. 7–8. Archived from the original (PDF) on 24 August 2014. Retrieved 8 September 2014.
  60. ^ "rpms/dfu-util: USB Device Firmware Upgrade tool". fedoraproject.org. 14 May 2014. Retrieved 8 September 2014.
  61. ^ Karsten Nohl; Sascha Krißler; Jakob Lell (7 August 2014). "BadUSB – On accessories that turn evil" (PDF). srlabs.de. Security Research Labs. Archived from the original (PDF) on 8 August 2014. Retrieved 8 September 2014.
  62. ^ "USB-IF Announces USB Audio Device Class 3.0 Specification". Business Wire (Press release). Houston, Texas & Beaverton, Oregon. 27 September 2016. Retrieved 4 May 2018.
  63. ^ "USB Device Class Specifications". www.usb.org. Retrieved 4 May 2018.
  64. ^ a b c d e f Strong, Laurence (2015). "Why do you need USB Audio Class 2?" (PDF). XMOS. Archived from the original (PDF) on 24 November 2017. Retrieved 11 December 2020. In applications where streaming latency is important, UAC2 offers up to an 8x reduction over UAC1. ... Each clocking method has pros and cons and best-fit applications.
  65. ^ "USB Audio 2.0 Drivers". Microsoft Hardware Dev Center. Retrieved 4 May 2018. ADC-2 refers to the USB Device Class Definition for Audio Devices, Release 2.0.
  66. ^ a b Kars, Vincent (May 2011). "USB". The Well-Tempered Computer. Retrieved 7 May 2018. All operating systems (Win, OSX, and Linux) support USB Audio Class 1 natively. This means you don't need to install drivers, it is plug&play.
  67. ^ "Fundamentals of USB Audio" (PDF). www.xmos.com. XMOS Ltd. 2015. Retrieved 10 December 2020. Note that Full Speed USB has a much higher intrinsic latency of 2ms
  68. ^ a b "This Just In: Microsoft Launches Native Class 2 USB Audio Support. Wait, What?". Computer Audiophile. Retrieved 7 May 2018. Class 2 support enables much higher sample rates such as PCM 24 bit / 384 kHz and DSD (DoP) up through DSD256.
  69. ^ "New USB Audio Class for USB Type-C Digital Headsets". Synopsys.com. Retrieved 7 May 2018.
  70. ^ "Announcing Windows 10 Insider Preview Build 14931 for PC". Windows Experience Blog. 21 September 2016. Retrieved 7 May 2018. We now have native support for USB Audio 2.0 devices with an inbox class driver! This is an early version of the driver that does not have all features enabled
  71. ^ Plummer, Gregg (20 September 2017). "Ampliozone: USB Audio Class 2.0 Support in Windows 10, FINALLY!!!!". Ampliozone. Retrieved 7 May 2018.
  72. ^ a b "USB Digital Audio". Android Open Source Project. Retrieved 7 May 2018. Synchronous sub-mode is not commonly used with audio because both host and peripheral are at the mercy of the USB clock.
  73. ^ "32-bit Atmel Microcontroller Application Note" (PDF). Atmel Corporation. 2011. Archived (PDF) from the original on 6 May 2016. Retrieved 13 April 2016.
  74. ^ "PCM2906C datasheet" (PDF). Texas Instruments. November 2011. The PCM2906C employs SpAct™ architecture, TI's unique system that recovers the audio clock from USB packet data.
  75. ^ Castor-Perry, Kendall (October 2010). "Designing Modern USB Audio Systems". Cypress Semiconductor.
  76. ^ a b Castor-Perry, Kendall (2011). "Programmable Clock Generation and Synchronization for USB Audio Systems". Cypress Semiconductor. Early USB replay interfaces used synchronous mode but acquired a reputation for poor quality of the recovered clock (and resultant poor replay quality). This was primarily due to deficiencies of clocking implementation rather than inherent shortcomings of the approach.
  77. ^ Kondoh, Hitoshi (20 February 2002). "The D/A diaries: A personal memoir of engineering heartache and triumph" (PDF). The fact that there is no clock line within the USB cable leads to a thinner cable, which is an advantage. But, no matter how good the crystal oscillators are at the send and receive ends, there will always be some difference between the two...
  78. ^ "USB 2.0 Documents". www.usb.org. Retrieved 7 May 2018.
  79. ^ "Our Guide to USB Audio - Why Should I Use it?". Cambridge Audio. Retrieved 7 May 2018. Synchronous USB DAC is the lowest quality of the three ... Adaptive ... means that there is no continuous, accurate master clock in the DAC, which causes jitter in the audio stream. ... Asynchronous – this is the most complex to implement but it is a huge improvement on the other types.
  80. ^ Kars, Vincent (July 2012). "USB versus USB". The Well-Tempered Computer. Retrieved 7 May 2018. Synchronous is not used in a quality DAC as it is very jittery. ... asynchronous is the better of these modes.
  81. ^ "Low-Jitter USB: Dan Lavry, Michael Goodman, Adaptive, Asynchronous". Headphone Reviews and Discussion - Head-Fi.org. Retrieved 7 May 2018. Some manufacturers may lead you to believe that Asynchronous USB transfers are superior to Adaptive USB transfers and that therefore you must believe in the asynchronous solution. This no more true than saying that you "must" hold the fork in your left hand. In fact, if you know what you are doing, you will feed yourself with either hand. The issue is really about good engineering practices.
  82. ^ "USB 2.0 Specification Engineering Change Notice (ECN) #1: Mini-B connector" (PDF). 20 October 2000. Archived (PDF) from the original on 12 April 2015. Retrieved 29 December 2014 – via www.usb.org.
  83. ^ "USB Cable Length Limitations" (PDF). CablesPlusUSA.com. 3 November 2010. Archived from the original (PDF) on 11 October 2014. Retrieved 2 February 2014.
  84. ^ "What is the Maximum Length of a USB Cable?". Techwalla.com. Archived from the original on 1 December 2017. Retrieved 18 November 2017.
  85. ^ a b "Cables and Long-Haul Solutions". USB 2.0 Frequently Asked Questions. USB Implementers Forum. Archived from the original on 18 January 2011. Retrieved 28 April 2019.
  86. ^ Axelson, Jan. "USB 3.0 Developers FAQ". Archived from the original on 20 December 2016. Retrieved 20 October 2016.
  87. ^ "USB 3.1 - Type-C Host to Host". superuser.com. Retrieved 21 July 2021.
  88. ^ "Parameter Values". Battery Charging Specification, Revision 1.2. USB Implementers Forum. 7 December 2010. p. 45. Archived from the original on 28 March 2016. Retrieved 29 March 2016.
  89. ^ "OVERVIEW OF USB BATTERY CHARGING REVISION 1.2 AND THE IMPORTANT ROLE OF ADAPTER EMULATORS" (PDF). maxim integrated. 2014. p. 3.
  90. ^ "USB in a NutShell – Chapter 2: Hardware". Beyond Logic.org. Archived from the original on 20 August 2007. Retrieved 25 August 2007.
  91. ^ "Media Agnostic USB v1.0a Spec and Adopters Agreement". usb.org. Retrieved 21 July 2021.
  92. ^ Shaikh, Roshan Ashraf (3 November 2020). "USB-IF releases final specification of Media Agnostic USB". tweaktown.com. Retrieved 21 July 2021.
  93. ^ Shuler, Kurt (31 March 2011). "Interchip Connectivity: HSIC, UniPro, HSI, C2C, LLI... oh my!". Arteris IP. Archived from the original on 19 June 2011. Retrieved 24 June 2011.
  94. ^ "FireWire vs. USB 2.0" (PDF). QImaging. Archived (PDF) from the original on 11 October 2010. Retrieved 20 July 2010.
  95. ^ "FireWire vs. USB 2.0 – Bandwidth Tests". Archived from the original on 12 August 2007. Retrieved 25 August 2007.
  96. ^ "USB 2.0 vs FireWire". Pricenfees. Archived from the original on 16 October 2016. Retrieved 25 August 2007.
  97. ^ Metz, Cade (25 February 2003). "The Great Interface-Off: FireWire Vs. USB 2.0". PC Magazine. Archived from the original on 30 September 2007. Retrieved 25 August 2007.
  98. ^ Heron, Robert. "USB 2.0 Versus FireWire". TechTV. Archived from the original on 29 September 2007. Retrieved 25 August 2007.
  99. ^ "FireWire vs. USB 2.0". USB Ware. Archived from the original on 16 March 2007. Retrieved 19 March 2007.
  100. ^ Key, Gary (15 November 2005). "Firewire and USB Performance". Archived from the original on 23 April 2008. Retrieved 1 February 2008.
  101. ^ "802.3, Section 14.3.1.1" (PDF). IEEE. Archived (PDF) from the original on 6 December 2010.
  102. ^ "Powerbook Explodes After Comcast Plugs in Wrong Cable". Consumerist. 8 March 2010. Archived from the original on 25 June 2010. Retrieved 22 June 2010.
  103. ^ "Universal Serial Bus Device Class Definition for MIDI Devices" (PDF). usb.org. 1 November 1999. Retrieved 21 July 2021.
  104. ^ "How Thunderbolt Technology Works: Thunderbolt Technology Community". ThunderboltTechnology.net. Archived from the original on 10 February 2014. Retrieved 22 January 2014.
  105. ^ Galbraith, Jim (2 January 2014). "What you need to know about Thunderbolt 2". Macworld. IDG Communications, Inc. Retrieved 18 June 2021.
  106. ^ "One port to rule them all: Thunderbolt 3 and USB Type-C join forces". Archived from the original on 2 June 2015. Retrieved 2 June 2015.
  107. ^ "Thunderbolt 3 is twice as fast and uses reversible USB-C". Archived from the original on 3 June 2015. Retrieved 2 June 2015.
  108. ^ Sebastian Anthony (2 June 2015). "Thunderbolt 3 embraces USB Type-C connector, doubles bandwidth to 40 Gbps". Ars Technica. Archived from the original on 9 June 2015. Retrieved 2 June 2015.
  109. ^ a b Porter, Jon (30 April 2020). "New DisplayPort spec enables 16K video over USB-C". The Verge. Vox Media, LLC. Retrieved 18 June 2021.
  110. ^ "Where there's a JTAG, there's a way: obtaining full system access via USB". Positive Technologies. 20 October 2017. Retrieved 21 July 2021.
  111. ^ Tapping into the core (33c3) on YouTube
  112. ^ "Отладочный механизм в процессорах Intel позволяет захватывать их через USB-порт" [Debug mechanism in Intel processors allows capturing them via USB port]. Positive Technologies (in Russian). 29 December 2017. Retrieved 21 July 2021.

Further reading

  • Axelson, Jan (1 September 2006). USB Mass Storage: Designing and Programming Devices and Embedded Hosts (1st ed.). Lakeview Research. ISBN 978-1-931-44804-8.
  • ——— (1 December 2007). Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems (2nd ed.). Lakeview Research. ISBN 978-1-931-44806-2.
  • ——— (2015). USB Complete: The Developer's Guide (5th ed.). Lakeview Research. ISBN 978-1-931448-28-4.
  • Hyde, John (February 2001). USB Design by Example: A Practical Guide to Building I/O Devices (2nd ed.). Intel Press. ISBN 978-0-970-28465-5.
  • "Debugging USB 2.0 for Compliance: It's Not Just a Digital World" (PDF). Keysight Technologies. Technologies Application Note. Keysight (1382–3).

External links

General overview

  • Joel Johnson (29 May 2019). "The unlikely origins of USB, the port that changed everything". Fast Company.
  • Leigh, Peter (24 May 2020). Why Does USB Keep Changing? (video).

Technical documents

  • "USB Implementers Forum (USB-IF)". USB.org.
  • "USB Document Library (USB 3.2, USB 2.0, Wireless USB, USB-C, USB Power Delivery)". USB.org.
  • "Universal Host Controller Interface (UHCI)" (PDF). Intel. Cite journal requires |journal= (help)
  • "USB 3.0 Standard-A, Standard-B, Powered-B connectors". Pinouts guide. Cite journal requires |journal= (help)
  • Muller, Henk (July 2012). "How To Create And Program USB Devices". Electronic Design.
  • Garney, John (June 1996). "An Analysis of Throughput Characteristics of Universal Serial Bus" (PDF).
  • Hershenhoren, Razi; Reznik, Omer (October 2010). "USB 2.0 Protocol Engine" (PDF).
  • IEC 62680 (Universal Serial Bus interfaces for data and power):
    • IEC 62680-1.1:2015 - Part 1-1: Common components - USB Battery Charging Specification, Revision 1.2
    • IEC 62680-1-2:2018 - Part 1-2: Common components - USB Power Delivery specification
    • IEC 62680-1-3:2018 - Part 1-3: Common components - USB Type-C Cable and Connector Specification
    • IEC 62680-1-4:2018 - Part 1-4: Common components - USB Type-C Authentication Specification
    • IEC 62680-2-1:2015 - Part 2-1: Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0
    • IEC 62680-2-2:2015 - Part 2-2: Micro-USB Cables and Connectors Specification, Revision 1.01
    • IEC 62680-2-3:2015 - Part 2-3: Universal Serial Bus Cables and Connectors Class Document Revision 2.0
    • IEC 62680-3-1:2017 - Part 3-1: Universal Serial Bus 3.1 Specification
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=USB&oldid=1045376413#HS"
Contribute a better translation