USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина разработанная лидерами рынков электроники (IBM, Intel, Compaq, DEC, NEC & etc) и выпущенная в середине 1990-х, является промышленным стандартом (протокол, шина, разъёмы).
Идеи стандарта подразумевали: возможность подключения и отключения устройств без отключения компьютера/устройства; распознавание устройства без каких либо дополнительных драйверов (plug&play); экранированный разъём, выдерживающий многократные подключения; обеспечение питанием маломощных устройств прямо через разъём. Плюсом контроллёра USB является то, что он занимает одно прерывание в системной логике независимо, сколько устройств используют шину. А устройств может быть подключено более 100.
USB разъём могут использовать практически любые типы устройств: жёсткие диски, flash накопители, указывающие и другие устройства ввода, кард-ридеры, фото—видео техника и даже внешние видео или аудио карты. Ограничений нет, хотя некоторые устройства нужно подключать к двум портам USB (для увеличения питающей мощности).
Также, USB разъём может использоваться не в компьютере, а в любом устройстве на микроконтроллёре, к примеру: автомобильные магнитолы, базовые станции сотовых операторов, звуковое оборудование, диагностические медицинские приборы, торговые автоматы & etc.
Характеристики и версии интерфейса:
USB 1.0
· Появился в январе 1996 года.
· Поддержка двух режимов скорости: Low—Speed – 1.5 Мбит/сек и Full—Speed – 12 Мбит/сек.
· Длинна кабелей в первом режиме может достигать 3-х метров, во втором 5-ти метров.
· Поддержка подключения до 127 устройств через концентраторы и умножители, без зависимости от скоростных характеристик каждого.
· Питание устройств подводится с напряжением 5V и максимальным током потребления – 500 мА.
USB 1.1
· Вышел в Августе 1998 года. Новая версия получила исправления некоторых ошибок, в частности при работе с концентраторами. Версия 1.0 с этого момента не выпускалась, но обратно совместима с USB 1.1
USB 2.0
· Представлен в Апреле 2000 года.
· Основное изменение – значительно увеличенная пропускная способность. Теоретически достижимая скорость передачи данных – 480 Мбит/сек, что равно 60 Мб/сек (на практике обычно 33-34 Мб/сек). Режим получил обозначение Hi—Speed.
· Совместим с USB 1.x и 3.x разъёмом, но не скоростью передачи данных
Разновидности интерфейса и технологий, введённых до USB 3.0 стандарта:
· Октябрь 2000 – обнародованы стандарты разъёмов USB mini—A и USB Mini—B.
Подразумевалось использование в портативных устройствах, где невозможно было бы разместить большие разъёмы. Наибольшее распространение получил USB mini—B, правда позже был практически вытеснен micro—USB.
· Апрель 2007 – вышли спецификации 1.01 для micro—USB.
После этого, разъём получил популярность и вытесняет mini—USB. Обладает меньшим размером и может устанавливаться в очень тонкие устройства, но значительно более хрупкий.
· Июль 2007 – введены новые стандарты по питания, которые позволяют устройствам, мгновенно переходить в режим сна при бездействии и быстро пробуждаться при необходимости.
Мини разъёмы не обладают собственными контроллёрами. Это лишь уменьшенные копии больших разъёмов.
USB 3.0
· Представлен в ноябре 2008 и получил название USB Super—Speed.
· Теоретическая пропускная способность может достигать 5 Гбит/сек, что более чем в 10 раз выше показателей USB 2.0
· Уменьшено время готовности устройства к работе, после подключения.
· Увеличено питание, подаваемое через шину на устройство до 900 мА (в сравнении с USB 2.0 – 500мА). Также существует технология, позволяющая быстрее заряжать устройства, подавая ток мощностью в два раза превышающий спецификации (1.8 А).
· Совместим с разъёмом USB 2.0 и 1.1, однако для задействования скорости 5Гбит/сек, потребуется условие, чтобы оба устройства поддерживали стандарт USB 3.0
· Конструктивно отличается от предыдущих стандартов тем, что добавлены 4 дополнительных контакта, два из которых + и 0, для питания внешнего устройства.
Изначально, поддержка USB 3.0, осуществлялась посредством дискретных контроллёров производства NEC, Via, Qualcomm. Гораздо позже, подтянулись производители процессоров и системной логики — AMD, Intel.
Как видно, каждая версия стандарта привносила многократное увеличение пропускной способности. В момент выхода, такая скорость казалась безумной, но к выхода нового стандарта этой скорости было уже не достаточно. По этим данным можно частично отследить темпы развития цифровой индустрии в целом.
Кабели USB, часто чувствительны к помехам от электротехники, проводов, аналоговых телефонных линий, ТВ-антенн, мобильных телефонов и т.д. Для уменьшения количества помех используются пассивные фильтры – ферритовые кольца. Наличие их на длинных проводах просто необходимо для достижения высокой скорости и предотвращения сбоев передачи информации.
