Что такое юсб кабель

Что такое юсб кабель

Трудно в настоящее время встретить человека, который бы не знал о таком распространенном стандарте передачи данных, как USB. Это универсальный интерфейс, способный соединить компьютер с различными устройствами: смартфонами и планшетами, клавиатурами и оптическими мышками, фотоаппаратами и видеокамерами, электронными книгами и прочими гаджетами. А что такое micro-USB-кабель? Ответу на данный вопрос мы и посвятим данный материал.

Что такое USB? Основные правила функционирования

Перед тем как разбираться с micro-USB кабелем, давайте рассмотрим сам стандарт.

Universal Serial Bus (англ.) — последовательная универсальная шина. Это способ подключения и последующей передачи данных между компьютером и иными электронными устройствами — как зависимыми от него, так и самостоятельными.

Подобная универсальная разработка была нужна таким мировым корпорациям, как "Майкрософт", "Филипс", "Интел" и другим. Это тот открытый стандарт, который могут применять в своих разработках любые производители электроники.

Главный принцип стандарта — универсальность. Основная задача разработчиков состояла в том, что их открытие должно было заменить собой все существующие узкопрофильные разъемы компьютера. А именно это может сделать все существующие устройства более коммуникативными.

Главные достоинства стандарта

Достоинства micro-USB-кабеля, как и прочих подобных разработок, в следующем:

  • Линия питания в пять вольт. Таким образом, для зарядки электронных устройств не нужно подключение к внешним источникам питания — достаточно одного компьютера.
  • Общий стандарт. Это избавляет разработчиков от написания для каждого устройства определенного драйвера (программного обеспечения для нормального функционирования), создания специфических плат.
  • Возможность сетевого соединения нескольких устройств. Эту функцию берут на себя так называемые USB-хабы. Таким образом можно, например, подсоединить несколько фотокамер к одному принтеру.

Три версии кабелей

Надо отметить, что micro-USB-кабель 3.0 — сравнительно поздняя разработка. Первыми появились следующие версии:

  • Тип 1.1. В основном применялся для подключения периферийных устройств. В настоящее время вы его встретите только на старых "материнках". Стандарт плохо подходит для передачи данных — пропускная способность составляет всего 12 Мбит/сек.
  • Тип 2.0. Самый распространенный и на сегодняшний день. Его отличает низкая стоимость производства и высокая скорость передачи информации — до 480 Мбит/сек. Это и кабель USB, и micro-USB.
  • Тип 3.0. Новейшая разработка. Пропускная способность — 5 Гбит/сек. Сегодня в основном используется для подключения внешних жестких дисков. Встречается как кабель USB, micro-USB.

Сегодня практически все компьютеры и ноутбуки оснащены двумя разъемами сразу — 2.0 и 3.0. Первый советуют применять для подключения клавиатуры, мыши. А более скоростной 3.0 уже следует использовать для передачи данных со смартфона, фотоаппарата, планшета и прочего. Но не думайте, что только тип разъема гарантирует высокую пропускную способность. Важно, чтобы подключаемое устройство (к примеру, флешка) тоже поддерживало формат 3.0. В ином случае информация будет передаваться по скорости формата 2.0.

Типы разъемов

Универсальный кабель все же будет относиться не к видам, а к типам популярного разъема. Путь к нему был долгим:

  • Тип А 2.0. Самый популярный USB-разъем был разработан еще в середине девяностых. Это достаточно прочная конструкция, которая способна выдержать большое количество подключений/отключений. До сих пор именно этим разъемом оборудуются клавиатуры, мыши, веб-камеры, флеш-накопители и прочие комплектующие.
  • Тип В 2.0. Миниатюрный вариант разъема, имеющий квадратную форму. Хоть его размеры были уменьшены, все равно версия оставалась большой для многих устройств. От этого тип В стал более популярен в среде офисной крупногабаритной техники — для принтеров, сканеров и проч.
  • Mini-тип В 2.0. По мере движения электроники в сторону компактности предыдущая разработка появилась еще в более уменьшенном варианте. Внешние жесткие диски, карманные компьютеры оснащались именно таким разъемом. Но он обладал существенным недостатком — низкой надежностью.
  • Micro-USB 2.0, тип В. Вот он, универсальный micro-USB-кабель. На фоне предыдущих мини-конструкций его выделяли прочная конструкция и более миниатюрный размер. Изобретение оснащалось модернизированным креплением штекера, не допускающим разбалтывания и выпадения из гнезда. Он стал идеальным решением для современных гаджетов.

История стандарта

Уже в начале 2011 года зарядный micro-USB кабель был признан стандартным, универсальным для подавляющего числа мобильных телефонов, планшетов и прочих карманных гаджетов. Затем на смену 2.0 пришел микровариант и более скоростного 3.0, адаптированный под миниатюрные размеры.

Сторона кабеля А (для подключения к компьютеру) внешне практически не изменилась. Стал иным только цвет сердечника (как штекера, так и гнезда на ПК) — вместо черного его сделали синим.

Изменением можно также назвать новые корпуса. Однако их схожесть с предыдущими только видимая. Поэтому такие интерфейсы (старый и новый) несовместимы друг с другом. Выход из ситуации прост — использование переходников.

По отзывам, кабель micro-USB 3.0 более всего применим для мощных внешних накопителей (жестких дисков). Формат позволяет полноценно раскрыть возможности такого устройства.

Если обратиться к наглядным изображениям кабеля, то можно отметить, что ширина разъема типа В недалеко ушла от ширины разъемов типа А. А это сегодня уже не устраивает производителей дорогостоящей компактной техники. В угоду прогрессу разработчики представили новейший тип кабеля — С. Он во многом не отличается от предыдущих, выделяет его только новая распиновка. Разъем стал более овальной формы.

Устройство и преднаначение кабеля

Продолжаем обзор кабелей micro-USB. Давайте теперь непосредственно остановимся на их устройстве.

Внутри себя каждый такой кабель стандартно имеет четыре провода. Главные различия устройств — в концевиках, которые могут существенно различаться по предназначению модели.

На стоимость кабеля существенно влияют следующие характеристики: длина и толщина провода, наличие изолирующего слоя, ферритовых фильтров, дополнительных жил, тип материала оплетки.

Приведем популярные примеры концевиков. Они следующие:

  • Один — micro-USB типа В, второй — USB типа А (2.0). Фактически это переходник с одного типа устройства на другой. Например, применяется для соединения между планшетом, телефоном и персональным компьютером.
  • Переход на USB 2.0 А OTG. Применяется для связи двух носителей между собой. В частности, с помощью такого кабеля вы можете подсоединить "флешку" к смартфону.
  • Вариации для передачи конкретного питания, определенного типа данных.

Провода и контакты

Все провода такого типа будут иметь в себе четыре токонесущие жилы. Но вот их концовки не всегда имеют соответствующее количество ножек. В этом, кстати, прослеживается отличие кабеля mini-USB, micro-USB. Первый имеет четыре контакта, а второй — пять. Последний либо не задействован, либо завязан на "землю". Делается это для того, чтоб обеспечить возможность работы с OTG.

Разность проводов и контактов также обусловлена тем, что кабели micro-USB для телефона не только заряжают устройство, но и обеспечивают синхронизацию данных с компьютером.

Возможные неисправности, ремонт изделия

Ремонт столь миниатюрного хрупкого разъема мы советуем доверить опытному специалисту, специализированному сервисному центру. Однако если вы все же рискнули обратиться к самостоятельной диагностики и ремонту, обратите внимание на следующее:

  • Клеммы питания, распределенные по краям разъема, менее всего в устройстве поддаются износу.
  • С контактной площадки чаще всего вырывается ножка. Она расположена рядом с незадействованным в работе контактом — минусом. При такой поломке зарядка устройства через кабель невозможна, хоть компьютер может продолжать определять гаджет.
  • Центральные контакты в устройстве отвечают за передачу данных. Способны работать только в связке. Поэтому, если из строя выйдет хотя бы один, остальные не смогут его заменить.

Ремонт устройства производится путем спаивания. Если контакт поврежден внутри коннектора, выход только один — смена разъема на новый.

Ошибки при самостоятельном ремонте устройства

В заключение приведем ошибки домашних мастеров при самостоятельном ремонте кабеля:

  • Перепутанные контакты питания. Последствием станет короткое замыкание, способное вывести из строя подсоединенный гаджет.
  • Устройство "видит" шнур, но питание по нему не проходит. Или же обратная ситуация: зарядка проходит, а синхронизация невозможна.
  • При перегреве паяльником платы выходит из строя контролер питания. Следствие: заряжать таким кабелем гаджет можно, только предварительно выключив последний.
  • Сбои в передаче данных, зарядке устройства. В этом случае требуется повторное подключение шнура для обеспечения корректной работы.
  • Холодная пайка (припой недостаточно расплавлен из-за минимально разогретого паяльника) в большинстве случаев приводит к возвращению проблемы.

Универсальный кабель micro-USB — уже привычная часть реальности. Мы используем этот шнур и для подзарядки электронных устройств, и для передачи и синхронизации данных. Неисправности разъемов можно устранить как в сервисном центре, так и самостоятельно (при наличии должного опыта).

Первые спецификации для USB 1.0 были представлены в 1994—1995 годах. Разработка USB поддерживалась фирмами Intel, Microsoft, Philips, US Robotics. USB стал «общим знаменателем» под тремя не связанными друг с другом стремлениями разных компаний:

  • Расширение функциональности компьютера. На тот момент для подключения внешних периферийных устройств к персональному компьютеру использовалось несколько «традиционных» (англ.legacy ) интерфейсов (PS/2, последовательный порт, параллельный порт, порт для подключения джойстика, SCSI), и с появлением новых внешних устройств разрабатывали и новый разъём. Предполагалось, что USB заменит их все и заодно подхлестнёт разработку нетрадиционных устройств.
  • Подключить к компьютеру мобильный телефон. В то время мобильные сети переходили на цифровую передачу голоса, и ни один из имеющихся интерфейсов не годился для передачи с телефона на компьютер как речи, так и данных.
  • Простота для пользователя. Старые интерфейсы (например, последовательный (COM) и параллельный (LPT) порты) были крайне просты для разработчика, но не соответствовали требованиям спецификаций «Plug and Play». Требовались новые механизмы взаимодействия компьютера с низко- и среднескоростными внешними устройствами — возможно, более сложные для конструкторов, но надёжные, дружественные и пригодные к «горячему» подключению.

Поддержка USB вышла в виде патча к Windows 95b, в дальнейшем она вошла в стандартную поставку Windows 98. В первые годы устройств было мало, поэтому шину в шутку называли «Useless serial bus» — «бесполезная последовательная шина». [1] Впрочем, производители быстро осознали пользу USB, и уже к 2000 году большинство принтеров и сканеров работали с новым интерфейсом.

Читайте также:  Когда косинус отрицательный а когда положительный

Hewlett-Packard, Intel, Lucent (ныне Alcatel-Lucent), Microsoft, NEC и Philips совместно выступили с инициативой по разработке более скоростной версии USB. Спецификация USB 2.0 была опубликована в апреле 2000 года, и в конце 2001 года эта версия была стандартизирована USB Implementers Forum. USB 2.0 является обратно совместимой со всеми предыдущими версиями USB.

Следует отметить, что в начале 2000-х годов корпорация Apple отдавала приоритет шине FireWire, в разработке которой она принимала активное участие. Ранние модели iPod были оснащены только интерфейсом FireWire, а USB отсутствовал. Впоследствии компания отказалась от FireWire в пользу USB, оставив в некоторых моделях FireWire только для подзарядки. Однако, клавиатуры и мыши, начиная со второй половины 90-х годов, имели интерфейс USB.

В середине 2000-х годов BIOS’ы компьютеров массового сегмента начали поддерживать USB (поддержка USB в корпоративном сегменте началась с середины 90-х). Это позволило загружаться с флэш-дисков, например, для переустановки ОС; пропала надобность в PS/2-клавиатуре. Современные материнские платы поддерживают до 20 USB-портов. В современных ноутбуках LPT-портов нет, всё чаще появляются настольные компьютеры без COM- портов.

Пока происходило распространение USB-портов второй версии, производители внешних жёстких дисков уже «упёрлись» в ограничение USB 2.0 — и по току, и по скорости. Потребовался новый стандарт, который и вышел в 2008 году. Уложиться в старые 4 провода не удалось, добавили 5 новых проводов. Первые материнские платы с поддержкой USB 3.0 вышли в 2010 году. На начало 2012 года USB 3.0 массово не поддерживается запоминающими устройствами и материнскими платами. Однако производители USB-накопителей уже начали поставлять на рынок устройства, поддерживающие USB 3.0. Также имеются платы расширения, добавляющие поддержку USB 3.0 в старых компьютерах.

Основные сведения

Кабель USB состоит из 4 медных проводников — 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре — и заземленной оплётки (экрана).

Кабели USB ориентированы, то есть имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство, как в мышь (стандарт запрещает это для устройств full и high speed, но производители его нарушают). Существуют (хотя и запрещены стандартом) и пассивные USB удлинители, имеющие разъёмы «от хоста» и «к хосту».

С помощью кабелей формируется интерфейс между USB-устройствами и USB-хостом. В качестве хоста выступает программно-управляемый USB-контроллер, который обеспечивает функциональность всего интерфейса. Контроллер, как правило, интегрирован в микросхему южного моста, хотя может быть исполнен и в отдельном корпусе. Соединение контроллера с внешними устройствами происходит через USB-концентратор (другие названия — хаб, разветвитель). В силу того, что USB-шина имеет древовидную топологию, концентратор самого верхнего уровня называется корневым (root hub). Он встроен в USB-контроллер и является его неотъемлемой частью.

Для подключения внешних устройств к USB-концентратору в нем предусмотрены порты, заканчивающиеся разъёмами. К разъёмам с помощью кабельного хозяйства могут подключаться USB-устройства, либо USB-хабы нижних уровней. Такие хабы — активные электронные устройства (пассивных не бывает), обслуживающие несколько собственных USB-портов. С помощью USB-концентраторов допускается до пяти уровней каскадирования, не считая корневого. USB-интерфейс позволяет соединить между собой и два компьютера, но это требует наличия специальной электроники, эмулирующей Ethernet-адаптер с драйверной поддержкой с обеих сторон.

Устройства могут быть запитаны от шины, но могут и требовать внешний источник питания. По умолчанию устройствам гарантируется ток до 100 мА, а после согласования с хост-контроллером — до 500 мА. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Это достигнуто увеличенной длиной заземляющего контакта разъёма по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe).

Оконечные точки, а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов — поточный (bulk), управляющий (control), изохронный (isoch) и прерывание (interrupt). Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы.

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки — пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры/мыши/джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют крайне сложный DMA со сложной DMA-программой, формируемой драйвером.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB

Версии спецификации

Предварительные версии

  • USB 0.7: спецификация выпущена в ноябре 1994 года.
  • USB 0.8: спецификация выпущена в декабре 1994 года.
  • USB 0.9: спецификация выпущена в апреле 1995 года.
  • USB 0.99: спецификация выпущена в августе 1995 года.
  • USB 1.0 Release Candidate: спецификация выпущена в ноябре 1995 года.

USB 1.0

Спецификация выпущена 15 января 1996 года.

  • два режима данных:
  • режим с высокой пропускной способностью (Full-Speed) — 12 Мбит/с
  • режим с низкой пропускной способностью (Low-Speed) — 1,5 Мбит/с
  • максимальная длина кабеля для режима с высокой пропускной способностью — 3 м
  • максимальная длина кабеля для режима с низкой пропускной способностью — 5 м
  • максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) — 127
  • возможно подключение устройств, работающих в режимах с различной пропускной способностью к одному контроллеру USB
  • напряжение питания для периферийных устройств — 5 В
  • максимальный ток, потребляемый периферийным устройством — 500 мА
  • USB 1.1

    Спецификация выпущена в сентябре 1998 года. Исправлены проблемы и ошибки, обнаруженные в версии 1.0. Первая версия, получившая массовое распространение. 15 мбит/с

    USB 2.0

    Спецификация выпущена в апреле 2000 года.

    USB 2.0 отличается от USB 1.1 введением режима Hi-speed.

    Для устройств USB 2.0 регламентировано три режима работы:

    • Low-speed, 10—1500 Кбит/c (клавиатуры, мыши, джойстики)
    • Full-speed, 0,5—12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)
    • High-speed, 25—480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)

    Последующие модификации

    Последующие модификации к спецификации USB публикуются в рамках Извещений об инженерных изменениях (англ. Engineering Change Notices — ECN). Самые важные из модификаций ECN представлены в наборе спецификаций USB 2.0 (англ. USB 2.0 specification package ), доступном на сайте USB Implementers Forum.

    • Mini-B Connector ECN: извещение выпущено в октябре 2000 года.
    • Errata, начиная с декабря 2000: извещение выпущено в декабре 2000 года.
    • Pull-up/Pull-down Resistors ECN: извещение выпущено в мае 2002 года.
    • Errata, начиная с мая 2002: извещение выпущено в мае 2002 года.
    • Interface Associations ECN: извещение выпущено в мае 2003 года.
    • Были добавлены новые стандарты, позволяющие ассоциировать множество интерфейсов с одной функцией устройства.
  • Rounded Chamfer ECN: извещение выпущено в октябре 2003 года.
  • Unicode ECN: извещение выпущено в феврале 2005 года.
    • Данное ECN специфицирует, что строки закодированы с использованием UTF-16LE.
    • Inter-Chip USB Supplement: извещение выпущено в марте 2006 года.
    • On-The-Go Supplement 1.3: извещение выпущено в декабре 2006 года.
      • USB On-The-Go делает возможным связь двух USB-устройств друг с другом без отдельного USB-хоста. На практике одно из устройств играет роль хоста для другого.
      • USB OTG

        USB OTG (аббр. от On-The-Go) — дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для лёгкого соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к ПК. Например, цифровой фотоаппарат можно подключать к фотопринтеру напрямую, если они оба поддерживают стандарт USB OTG. К моделям КПК и коммуникаторов, поддерживающих USB OTG, можно подключать некоторые USB-устройства. Обычно это флэш-накопители, цифровые фотоаппараты, клавиатуры, мыши и другие устройства, не требующие дополнительных драйверов. Этот стандарт возник из-за резко возросшей в последнее время необходимости надёжного соединения различных устройств без использования ПК.

        Читайте также:  Интерактивные обои для компьютера

        Хотя соединение USB OTG выглядит как одноранговое, на самом деле только создаётся такое ощущение — в действительности устройства «договариваются»: сами определяют, какое из них будет мастер-устройством (хостом), а какое — подчинённым. Одноранговый интерфейс USB существовать не может.

        USB Wireless

        USB wireless — технология USB (официальная спецификация доступна с мая 2005 года), позволяющая организовать беспроводную связь с высокой скоростью передачи информации (до 480 Мбит/с на расстоянии 3 метра и до 110 Мбит/с на расстоянии 10 метров).

        23 июля 2007 года USB Implementers Forum (USB-IF) объявила о сертификации шести первых потребительских продуктов с поддержкой Wireless USB. [2]

        USB 3.0

        Area SD-PEU3N-2EL (USB 3.0 PCIe card), USB 3.0 хост на базе микросхемы µPD720200 фирмы Renesas

        USB 3.0 хаб, демонстрационная плата на базе микросхемы VL810 фирмы VIA

        В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0, причём для однозначной идентификации разъёмы USB 3.0 принято изготавливать из пластика синего цвета. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии — пару для приёма/передачи данных, плюс и ноль питания. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет ещё четыре линии связи (две витые пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Hовые контакты в разъёмах USB 3.0 расположены отдельно от старых в другом контактном ряду. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5 Гбит/с — что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с и позволяет передать 1 Тб не за 8-10 часов, а за 40-60 минут.

        Версия 3.0 отличается не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Таким образом, от одного хаба можно подпитывать большее количество устройств либо избавить сами устройства от отдельных блоков питания.

        Фирмой Intel анонсирована [когда?] предварительная версия программной модели контроллера USB 3.0 [3] . Но в октябре 2009 года появилась информация (от EE Times со ссылкой на сотрудника одной из крупнейших компаний по производству персональных компьютеров), что корпорация Intel решила повременить с внедрением поддержки USB 3.0 в свои чипсеты до 2011 года. Это решение привело к тому, что до 2011 года данный стандарт не стал массовым, т.к. пользователю было недостаточно просто купить материнскую плату, был необходим дополнительный адаптер. [4] Введение в третью аппаратную версию (англ. Rev.3 ) чипов Intel P/H/Q67 для построения материнских плат поддержки спецификации USB 3.0 [5] [6] частично решило данную проблему.

        Хост-контроллер USB-3(xHCI) обеспечивает аппаратную поддержку потоков для команд, статусов, входящих и исходящих данных, что дает более полное использование пропускной способности USB-шины. Потоки были добавлены к протоколу USB 3.0 SuperSpeed ​​ для поддержки UASP.

        Аппаратная поддержка 4 портов USB 3.0 реализована в 3-м поколении процессоров Intel Core чипсетов 7-й серии Ivy Bridge. Apple установила порты USB 3.0 в своих новых MacBook Air и MacBook Pro.

        Linux поддерживает USB 3.0, начиная с версии ядра 2.6.31. [7]

        В Windows 8 интерфейс USB 3.0 поддерживается без установки дополнительных драйверов.

        Кабели и разъёмы USB

        Кабели и разъёмы USB 1.x и 2.0

        Спецификация 1.0 регламентировала два типа разъёмов: A — на стороне контроллера или концентратора USB и B — на стороне периферийного устройства. Впоследствии были разработаны миниатюрные разъёмы для применения USB в переносных и мобильных устройствах, получившие название Mini-USB. Новая версия миниатюрных разъёмов, называемых Micro-USB, была представлена USB Implementers Forum 4 января 2007 года.

        Первые спецификации для USB 1.0 были представлены в 1994—1995 годах. Разработка USB поддерживалась фирмами Intel, Microsoft, Philips, US Robotics. USB стал «общим знаменателем» под тремя не связанными друг с другом стремлениями разных компаний:

        • Расширение функциональности компьютера. На тот момент для подключения внешних периферийных устройств к персональному компьютеру использовалось несколько «традиционных» (англ.legacy ) интерфейсов (PS/2, последовательный порт, параллельный порт, порт для подключения джойстика, SCSI), и с появлением новых внешних устройств разрабатывали и новый разъём. Предполагалось, что USB заменит их все и заодно подхлестнёт разработку нетрадиционных устройств.
        • Подключить к компьютеру мобильный телефон. В то время мобильные сети переходили на цифровую передачу голоса, и ни один из имеющихся интерфейсов не годился для передачи с телефона на компьютер как речи, так и данных.
        • Простота для пользователя. Старые интерфейсы (например, последовательный (COM) и параллельный (LPT) порты) были крайне просты для разработчика, но не соответствовали требованиям спецификаций «Plug and Play». Требовались новые механизмы взаимодействия компьютера с низко- и среднескоростными внешними устройствами — возможно, более сложные для конструкторов, но надёжные, дружественные и пригодные к «горячему» подключению.

        Поддержка USB вышла в виде патча к Windows 95b, в дальнейшем она вошла в стандартную поставку Windows 98. В первые годы устройств было мало, поэтому шину в шутку называли «Useless serial bus» — «бесполезная последовательная шина». [1] Впрочем, производители быстро осознали пользу USB, и уже к 2000 году большинство принтеров и сканеров работали с новым интерфейсом.

        Hewlett-Packard, Intel, Lucent (ныне Alcatel-Lucent), Microsoft, NEC и Philips совместно выступили с инициативой по разработке более скоростной версии USB. Спецификация USB 2.0 была опубликована в апреле 2000 года, и в конце 2001 года эта версия была стандартизирована USB Implementers Forum. USB 2.0 является обратно совместимой со всеми предыдущими версиями USB.

        Следует отметить, что в начале 2000-х годов корпорация Apple отдавала приоритет шине FireWire, в разработке которой она принимала активное участие. Ранние модели iPod были оснащены только интерфейсом FireWire, а USB отсутствовал. Впоследствии компания отказалась от FireWire в пользу USB, оставив в некоторых моделях FireWire только для подзарядки. Однако, клавиатуры и мыши, начиная со второй половины 90-х годов, имели интерфейс USB.

        В середине 2000-х годов BIOS’ы компьютеров массового сегмента начали поддерживать USB (поддержка USB в корпоративном сегменте началась с середины 90-х). Это позволило загружаться с флэш-дисков, например, для переустановки ОС; пропала надобность в PS/2-клавиатуре. Современные материнские платы поддерживают до 20 USB-портов. В современных ноутбуках LPT-портов нет, всё чаще появляются настольные компьютеры без COM- портов.

        Пока происходило распространение USB-портов второй версии, производители внешних жёстких дисков уже «упёрлись» в ограничение USB 2.0 — и по току, и по скорости. Потребовался новый стандарт, который и вышел в 2008 году. Уложиться в старые 4 провода не удалось, добавили 5 новых проводов. Первые материнские платы с поддержкой USB 3.0 вышли в 2010 году. На начало 2012 года USB 3.0 массово не поддерживается запоминающими устройствами и материнскими платами. Однако производители USB-накопителей уже начали поставлять на рынок устройства, поддерживающие USB 3.0. Также имеются платы расширения, добавляющие поддержку USB 3.0 в старых компьютерах.

        Основные сведения

        Кабель USB состоит из 4 медных проводников — 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре — и заземленной оплётки (экрана).

        Кабели USB ориентированы, то есть имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство, как в мышь (стандарт запрещает это для устройств full и high speed, но производители его нарушают). Существуют (хотя и запрещены стандартом) и пассивные USB удлинители, имеющие разъёмы «от хоста» и «к хосту».

        С помощью кабелей формируется интерфейс между USB-устройствами и USB-хостом. В качестве хоста выступает программно-управляемый USB-контроллер, который обеспечивает функциональность всего интерфейса. Контроллер, как правило, интегрирован в микросхему южного моста, хотя может быть исполнен и в отдельном корпусе. Соединение контроллера с внешними устройствами происходит через USB-концентратор (другие названия — хаб, разветвитель). В силу того, что USB-шина имеет древовидную топологию, концентратор самого верхнего уровня называется корневым (root hub). Он встроен в USB-контроллер и является его неотъемлемой частью.

        Для подключения внешних устройств к USB-концентратору в нем предусмотрены порты, заканчивающиеся разъёмами. К разъёмам с помощью кабельного хозяйства могут подключаться USB-устройства, либо USB-хабы нижних уровней. Такие хабы — активные электронные устройства (пассивных не бывает), обслуживающие несколько собственных USB-портов. С помощью USB-концентраторов допускается до пяти уровней каскадирования, не считая корневого. USB-интерфейс позволяет соединить между собой и два компьютера, но это требует наличия специальной электроники, эмулирующей Ethernet-адаптер с драйверной поддержкой с обеих сторон.

        Устройства могут быть запитаны от шины, но могут и требовать внешний источник питания. По умолчанию устройствам гарантируется ток до 100 мА, а после согласования с хост-контроллером — до 500 мА. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

        USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Это достигнуто увеличенной длиной заземляющего контакта разъёма по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

        Читайте также:  На какой высоте ставят телевизор

        На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe).

        Оконечные точки, а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов — поточный (bulk), управляющий (control), изохронный (isoch) и прерывание (interrupt). Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы.

        Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

        Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки — пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры/мыши/джойстики).

        Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

        Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

        Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

        Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют крайне сложный DMA со сложной DMA-программой, формируемой драйвером.

        Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB

        Версии спецификации

        Предварительные версии

        • USB 0.7: спецификация выпущена в ноябре 1994 года.
        • USB 0.8: спецификация выпущена в декабре 1994 года.
        • USB 0.9: спецификация выпущена в апреле 1995 года.
        • USB 0.99: спецификация выпущена в августе 1995 года.
        • USB 1.0 Release Candidate: спецификация выпущена в ноябре 1995 года.

        USB 1.0

        Спецификация выпущена 15 января 1996 года.

        • два режима данных:
        • режим с высокой пропускной способностью (Full-Speed) — 12 Мбит/с
        • режим с низкой пропускной способностью (Low-Speed) — 1,5 Мбит/с
      • максимальная длина кабеля для режима с высокой пропускной способностью — 3 м
      • максимальная длина кабеля для режима с низкой пропускной способностью — 5 м
      • максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) — 127
      • возможно подключение устройств, работающих в режимах с различной пропускной способностью к одному контроллеру USB
      • напряжение питания для периферийных устройств — 5 В
      • максимальный ток, потребляемый периферийным устройством — 500 мА
      • USB 1.1

        Спецификация выпущена в сентябре 1998 года. Исправлены проблемы и ошибки, обнаруженные в версии 1.0. Первая версия, получившая массовое распространение. 15 мбит/с

        USB 2.0

        Спецификация выпущена в апреле 2000 года.

        USB 2.0 отличается от USB 1.1 введением режима Hi-speed.

        Для устройств USB 2.0 регламентировано три режима работы:

        • Low-speed, 10—1500 Кбит/c (клавиатуры, мыши, джойстики)
        • Full-speed, 0,5—12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)
        • High-speed, 25—480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)

        Последующие модификации

        Последующие модификации к спецификации USB публикуются в рамках Извещений об инженерных изменениях (англ. Engineering Change Notices — ECN). Самые важные из модификаций ECN представлены в наборе спецификаций USB 2.0 (англ. USB 2.0 specification package ), доступном на сайте USB Implementers Forum.

        • Mini-B Connector ECN: извещение выпущено в октябре 2000 года.
        • Errata, начиная с декабря 2000: извещение выпущено в декабре 2000 года.
        • Pull-up/Pull-down Resistors ECN: извещение выпущено в мае 2002 года.
        • Errata, начиная с мая 2002: извещение выпущено в мае 2002 года.
        • Interface Associations ECN: извещение выпущено в мае 2003 года.
        • Были добавлены новые стандарты, позволяющие ассоциировать множество интерфейсов с одной функцией устройства.
      • Rounded Chamfer ECN: извещение выпущено в октябре 2003 года.
      • Unicode ECN: извещение выпущено в феврале 2005 года.
        • Данное ECN специфицирует, что строки закодированы с использованием UTF-16LE.
        • Inter-Chip USB Supplement: извещение выпущено в марте 2006 года.
        • On-The-Go Supplement 1.3: извещение выпущено в декабре 2006 года.
          • USB On-The-Go делает возможным связь двух USB-устройств друг с другом без отдельного USB-хоста. На практике одно из устройств играет роль хоста для другого.
          • USB OTG

            USB OTG (аббр. от On-The-Go) — дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для лёгкого соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к ПК. Например, цифровой фотоаппарат можно подключать к фотопринтеру напрямую, если они оба поддерживают стандарт USB OTG. К моделям КПК и коммуникаторов, поддерживающих USB OTG, можно подключать некоторые USB-устройства. Обычно это флэш-накопители, цифровые фотоаппараты, клавиатуры, мыши и другие устройства, не требующие дополнительных драйверов. Этот стандарт возник из-за резко возросшей в последнее время необходимости надёжного соединения различных устройств без использования ПК.

            Хотя соединение USB OTG выглядит как одноранговое, на самом деле только создаётся такое ощущение — в действительности устройства «договариваются»: сами определяют, какое из них будет мастер-устройством (хостом), а какое — подчинённым. Одноранговый интерфейс USB существовать не может.

            USB Wireless

            USB wireless — технология USB (официальная спецификация доступна с мая 2005 года), позволяющая организовать беспроводную связь с высокой скоростью передачи информации (до 480 Мбит/с на расстоянии 3 метра и до 110 Мбит/с на расстоянии 10 метров).

            23 июля 2007 года USB Implementers Forum (USB-IF) объявила о сертификации шести первых потребительских продуктов с поддержкой Wireless USB. [2]

            USB 3.0

            Area SD-PEU3N-2EL (USB 3.0 PCIe card), USB 3.0 хост на базе микросхемы µPD720200 фирмы Renesas

            USB 3.0 хаб, демонстрационная плата на базе микросхемы VL810 фирмы VIA

            В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0, причём для однозначной идентификации разъёмы USB 3.0 принято изготавливать из пластика синего цвета. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии — пару для приёма/передачи данных, плюс и ноль питания. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет ещё четыре линии связи (две витые пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Hовые контакты в разъёмах USB 3.0 расположены отдельно от старых в другом контактном ряду. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5 Гбит/с — что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с и позволяет передать 1 Тб не за 8-10 часов, а за 40-60 минут.

            Версия 3.0 отличается не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Таким образом, от одного хаба можно подпитывать большее количество устройств либо избавить сами устройства от отдельных блоков питания.

            Фирмой Intel анонсирована [когда?] предварительная версия программной модели контроллера USB 3.0 [3] . Но в октябре 2009 года появилась информация (от EE Times со ссылкой на сотрудника одной из крупнейших компаний по производству персональных компьютеров), что корпорация Intel решила повременить с внедрением поддержки USB 3.0 в свои чипсеты до 2011 года. Это решение привело к тому, что до 2011 года данный стандарт не стал массовым, т.к. пользователю было недостаточно просто купить материнскую плату, был необходим дополнительный адаптер. [4] Введение в третью аппаратную версию (англ. Rev.3 ) чипов Intel P/H/Q67 для построения материнских плат поддержки спецификации USB 3.0 [5] [6] частично решило данную проблему.

            Хост-контроллер USB-3(xHCI) обеспечивает аппаратную поддержку потоков для команд, статусов, входящих и исходящих данных, что дает более полное использование пропускной способности USB-шины. Потоки были добавлены к протоколу USB 3.0 SuperSpeed ​​ для поддержки UASP.

            Аппаратная поддержка 4 портов USB 3.0 реализована в 3-м поколении процессоров Intel Core чипсетов 7-й серии Ivy Bridge. Apple установила порты USB 3.0 в своих новых MacBook Air и MacBook Pro.

            Linux поддерживает USB 3.0, начиная с версии ядра 2.6.31. [7]

            В Windows 8 интерфейс USB 3.0 поддерживается без установки дополнительных драйверов.

            Кабели и разъёмы USB

            Кабели и разъёмы USB 1.x и 2.0

            Спецификация 1.0 регламентировала два типа разъёмов: A — на стороне контроллера или концентратора USB и B — на стороне периферийного устройства. Впоследствии были разработаны миниатюрные разъёмы для применения USB в переносных и мобильных устройствах, получившие название Mini-USB. Новая версия миниатюрных разъёмов, называемых Micro-USB, была представлена USB Implementers Forum 4 января 2007 года.

            Ссылка на основную публикацию
            Что делать если плохо работает отпечаток пальца
            Владельцы современных смартфонов на платформе Android нередко сталкиваются с тем, что сканер отпечатков пальцев реагирует недостаточно быстро и точно. Зачастую...
            Хайскрин пауэр айс эво
            Вас интересуют характеристики Highscreen Power Ice Evo (Хайскрин Повер Ис Эво)? Мы собрали всю важную информацию, чтобы помочь определиться с...
            Халявные страницы в вк логины и пароли
            Please complete the security check to access youhack.ru Why do I have to complete a CAPTCHA? Completing the CAPTCHA proves...
            Что делать если пропал звук в наушниках
            Всё о Интернете, сетях, компьютерах, Windows, iOS и Android Нет звука в наушниках на телефоне — что делать?! А Вы...
            Adblock detector