Universal Serial Bus (USB) ist ein Industriestandard, der Mitte der 1990er Jahre entwickelt ist, die die Kabel, Stecker und Kommunikationsprotokolle definiert, die in einem Bus für die Verbindung, Kommunikation und Macht-Versorgung zwischen Computern und elektronischen Geräten verwendet sind.

USB wurde entworfen, um die Verbindung der Computerperipherie wie Tastaturen zu standardisieren, Geräte, Digitalkameras, Drucker, tragbare Mediaspieler, Laufwerke und Netzadapter zu Personalcomputern anspitzend, sowohl elektrische Macht mitzuteilen als auch zu liefern. Es ist gewöhnlich auf anderen Geräten, wie smartphones, PDAs und Videospiel-Konsolen geworden. USB hat eine Vielfalt von früheren Schnittstellen, wie parallele und Serienhäfen, sowie getrennte Macht-Ladegeräte für tragbare Geräte effektiv ersetzt.

, etwa 6 Milliarden USB-Häfen und Schnittstellen waren im globalen Marktplatz, und ungefähr 2 Milliarden wurden jedes Jahr verkauft.

Geschichte

Eine Gruppe von sieben Gesellschaften hat Entwicklung auf USB 1994 begonnen: Compaq, DEZ, IBM, Intel, Microsoft, NEC und Nortel. Die Absicht war, es im Wesentlichen leichter zu machen, Außengeräte mit PCs durch das Ersetzen der Menge von Steckern an der Rückseite von PCs, das Wenden der Brauchbarkeitsprobleme von vorhandenen Schnittstellen, und die Vereinfachung der Softwarekonfiguration aller Geräte zu verbinden, die mit USB, sowie das Erlauben größerer Datenquoten für Außengeräte verbunden sind. Das erste Silikon für USB wurde von Intel 1995 gemacht.

Die ursprüngliche Spezifizierung des USB 1.0, die im Januar 1996, definierte Daten eingeführt wurde, überträgt Raten von 1.5 Mbit/s "Niedriger Geschwindigkeit" und 12 Mbit/s "Volle Geschwindigkeit". Die erste weit verwendete Version von USB war 1.1, der im September 1998 veröffentlicht wurde. Die 12 Mbit/s Datenrate war für Hoch-Ganggeräte wie Laufwerke und die niedrigere 1.5 Mbit/s Quote für niedrige Datenrate-Geräte wie Steuerknüppel beabsichtigt.

Die Spezifizierung des USB 2.0 wurde im April 2000 veröffentlicht und wurde durch USB Implementers Forum (USB - WENN) am Ende 2001 bestätigt. Hewlett Packard, Intel, Lucent Technologies (jetzt Alcatel-Lucent), NEC und Philips haben gemeinsam die Initiative geführt, sich zu entwickeln, höhere Daten übertragen Rate mit der resultierenden Spezifizierung, die 480 Mbit/s, eine Fortyfold-Zunahme über die ursprüngliche Spezifizierung des USB 1.1 erreicht.

Die Spezifizierung des USB 3.0 wurde am 12. November 2008 veröffentlicht. Seine Hauptabsichten waren zuzunehmen die Daten übertragen Rate (bis zu 5 Gbit/s), um Macht-Verbrauch zu vermindern, Macht-Produktion zu vergrößern, und mit USB 2.0 umgekehrt vereinbar zu sein. USB 3.0 schließt einen neuen, höheren Geschwindigkeitsbus genannt SuperSpeed in der Parallele mit dem Bus des USB 2.0 ein. Deshalb wird die neue Version auch SuperSpeed genannt. Ausgestattete Geräte des ersten USB 3.0 wurden im Januar 2010 präsentiert.

Versionsgeschichte

Vor-Vorführungen

Der USB-Standard hat sich durch mehrere Versionen vor seiner offiziellen Ausgabe 1995 entwickelt:

• USB 0.7: Veröffentlicht im November 1994.
• USB 0.8: Veröffentlicht im Dezember 1994.
• USB 0.9: Veröffentlicht im April 1995.
• USB 0.99: Veröffentlicht im August 1995.
• Ausgabe-Kandidat des USB 1.0: Veröffentlicht im November 1995.

USB 1.0

• USB 1.0: Veröffentlicht im Januar 1996. Angegebene Datenraten von 1.5 Mbit/s (Niedrige Bandbreite) und 12 Mbit/s (Volle Bandbreite). Berücksichtigt Erweiterungskabel oder Durchgang-Monitore (wegen des Timings und der Macht-Beschränkungen) nicht. Wenigen solche Geräte haben es wirklich gemacht, um einzukaufen.
• USB 1.1: Veröffentlicht im August 1998. Feste Probleme haben sich in 1.0, größtenteils in Zusammenhang mit Mittelpunkten identifiziert. Frühste weit anzunehmende Revision.

USB 2.0

• USB 2.0: Veröffentlicht im April 2000. Die hinzugefügte höhere maximale Bandbreite von 480 Mbit/s (60 MB/s) (hat jetzt "Hallo Gang-" genannt). Weitere Modifizierungen zur USB-Spezifizierung sind über Engineering Change Notices (ECN) getan worden. Die wichtigsten von diesen ECNs werden ins von USB.org verfügbare Spezifizierungspaket des USB 2.0 eingeschlossen:
• Mini-A und Mini-B Stecker ECN: Veröffentlicht im Oktober 2000. Spezifizierungen für den Mini-A- und B-Stecker und Container. Auch Container, der beide Stecker für On-Go akzeptiert. Diese sollten mit dem Micro-B-Stecker und Container nicht verwirrt sein.
• Errata bezüglich des Dezembers 2000: Veröffentlicht im Dezember 2000.
• Pull-up/Pull-down Widerstände ECN: Veröffentlicht im Mai 2002.
• Errata bezüglich des Mais 2002: Veröffentlicht im Mai 2002.
• Schnittstelle-Vereinigungen ECN: Veröffentlicht im Mai 2003. Neuer Standarddeskriptor wurde hinzugefügt, der vielfachen Schnittstellen erlaubt, mit einer Einzelgerät-Funktion vereinigt zu werden.
• Rund gemachte Auskehlung ECN: Veröffentlicht im Oktober 2003. Eine empfohlene, vereinbare Änderung zu Mini-B-Steckern, die auf längere anhaltende Stecker hinausläuft.
• Unicode ECN: Veröffentlicht im Februar 2005. Dieser ECN gibt an, dass Schnuren mit UTF-16LE verschlüsselt werden. USB 2.0 hat wirklich angegeben, dass Unicode verwendet werden soll, aber es hat die Verschlüsselung nicht angegeben.
• Zwischenspan-USB-Ergänzung: Veröffentlicht im März 2006.
• On-Go Anhang 1.3: Veröffentlicht im Dezember 2006. USB On-Go macht es möglich für zwei USB-Geräte, mit einander zu kommunizieren, ohne einen getrennten USB-Gastgeber zu verlangen. In der Praxis handelt eines der USB-Geräte als ein Gastgeber für das andere Gerät.
• Batterieaufladungsspezifizierung 1.1: Veröffentlicht im März 2007 (Aktualisiert am 15. Apr 2009) unterstützen.Adds für hingebungsvolle Ladegeräte (Macht-Bedarf mit USB-Steckern), Gastgeber-Ladegeräte (USB-Gastgeber, die als Ladegeräte handeln können), und Keine Tote Batteriebestimmung, die Geräten erlaubt, 100 mA Strom provisorisch zu ziehen, nachdem sie beigefügt worden sind. Wenn ein USB-Gerät mit dem hingebungsvollen Ladegerät verbunden wird, kann maximaler durch das Gerät gezogener Strom nicht weniger als 1.8 A. sein (Bemerken Sie, dass dieses Dokument mit dem Spezifizierungspaket des USB 2.0 nur USB 3.0 und USB On-Go nicht verteilt wird.)
• Mikrousb-Kabel und Stecker-Spezifizierung 1.01: Veröffentlicht im April 2007.
• Verbindungsmacht-Verwaltungsnachtrag ECN: Veröffentlicht im Juli 2007. Das fügt einen neuen Macht-Staat zwischen ermöglichten und aufgehobenen Staaten hinzu. Das Gerät in diesem Staat ist nicht erforderlich, seinen Macht-Verbrauch zu reduzieren. Jedoch ist die Schaltung zwischen ermöglichtem und Schlaf-Staaten viel schneller als Schaltung zwischen ermöglichten und aufgehobenen Staaten, die Geräten erlaubt, während müßig, zu schlafen.
• Batterieaufladungsspezifizierung 1.2: Veröffentlicht im Dezember 2010. Mehrere Änderungen und zunehmende Grenzen einschließlich des Erlaubens 1.5A bei der Aufladung von Häfen für unkonfigurierte Geräte, das Erlauben Hoher Geschwindigkeitskommunikation, während man einen Strom bis zu 1.5A hat und einen maximalen Strom 5A erlaubt.

USB 3.0

• USB 3.0 wurde im November 2008 veröffentlicht. Der Standard gibt eine maximale Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 5 Gbit/s an (625 MB/s), der mehr als 10mal so schnell wie USB 2.0 ist (480 Mbit/s oder 60 MB/s), obwohl diese Geschwindigkeit normalerweise nur mit dem starken Berufsrang oder der Entwicklungsausrüstung erreicht wird. USB 3.0 reduziert die für die Datenübertragung erforderliche Zeit, reduziert Macht-Verbrauch, und ist mit USB 2.0 rückwärts kompatibel. Promoter Group des USB 3.0 hat am 17. November 2008 bekannt gegeben, dass die Spezifizierung der Version 3.0 vollendet worden war und den Übergang zu USB Implementers Forum (USB - WENN), der Betriebskörper von USB-Spezifizierungen gemacht hatte. Diese Bewegung hat effektiv die Spezifizierung Hardware-Entwicklern für die Durchführung in zukünftigen Produkten geöffnet. Eine neue Eigenschaft ist der "Supergeschwindigkeits"-Bus, der eine vierte Übertragungsweise an 5.0 Gbit/s zur Verfügung stellt. Der rohe Durchfluss ist 4 Gbit/s (8b/10b verwendend, verschlüsselnd), und die Spezifizierung betrachtet es als angemessen, ungefähr 3.2 Gbit/s (0.4 GB/s oder 400 MB/s) zu erreichen, zunehmend, weil Hardware-Fortschritte in der Zukunft ergreifen. Zweiwegekommunikation ist auch möglich. In USB 3.0 werden Voll-Duplexkommunikationen getan, wenn man SuperSpeed (USB 3.0) Übertragung verwendet. In vorherigen USB-Versionen (d. h., 1.x oder 2.0), ist die ganze Kommunikation Halbduplex- und vom Gastgeber gerichtet kontrolliert.
• Batterieaufladungsspezifizierung 1.2: veröffentlicht im Dezember 2010. Mehrere Änderungen und zunehmende Grenzen einschließlich des Erlaubens 1.5A bei der Aufladung von Häfen für unkonfigurierte Geräte, das Erlauben Hoher Geschwindigkeitskommunikation, während man einen Strom bis zu 1.5A hat und einen maximalen Strom 5A erlaubt.

Systemdesign

Die Designarchitektur von USB ist in seiner Topologie asymmetrisch, aus einem Gastgeber, eine Menge von abwärts gelegenen USB-Häfen, und vielfache peripherische in einer Topologie des abgestuften Sterns verbundene Geräte bestehend. Zusätzliche USB-Mittelpunkte können in die Reihen eingeschlossen werden, erlaubend, sich in eine Baumstruktur mit bis zu fünf Reihe-Niveaus verzweigend. Ein USB-Gastgeber kann vielfache Gastgeber-Kontrolleure durchführen, und jeder Gastgeber-Kontrolleur kann einen oder mehr USB-Häfen zur Verfügung stellen. Bis zu 127 Geräte, einschließlich Mittelpunkt-Geräte wenn Gegenwart, können mit einem einzelnen Gastgeber-Kontrolleur verbunden werden.

USB-Geräte werden der Reihe nach durch Mittelpunkte verbunden. Ein Mittelpunkt ist als der Wurzelmittelpunkt bekannt, der in den Gastgeber-Kontrolleur eingebaut wird.

Ein physisches USB-Gerät kann aus mehreren logischen Subgeräten bestehen, die Gerät-Funktionen genannt werden. Ein Einzelgerät kann mehrere Funktionen, zum Beispiel, eine Netzkamera (Videogerät-Funktion) mit einem eingebauten Mikrofon (Audiogerät-Funktion) zur Verfügung stellen. Diese Art des Geräts wird zerlegbares Gerät genannt. Eine Alternative dafür ist Verbundgerät, in dem jedes logische Gerät zugeteilt wird, wird eine kennzeichnende Adresse durch den Gastgeber und alle logischen Geräte mit einem eingebauten Mittelpunkt verbunden, mit dem die physische USB-Leitung verbunden wird.

USB-Gerät-Kommunikation basiert auf Pfeifen (logische Kanäle). Eine Pfeife ist eine Verbindung vom Gastgeber-Kontrolleur zu einer logischen Entität, die auf einem Gerät gefunden ist, und hat einen Endpunkt genannt. Weil Pfeifen 1 zu 1 zu Endpunkten entsprechen, werden die Begriffe manchmal austauschbar gebraucht. Ein USB-Gerät kann bis zu 32 Endpunkte haben: 16 in den Gastgeber-Kontrolleur und 16 aus dem Gastgeber-Kontrolleur. Der USB-Standard bestellt einen Endpunkt jedes Typs vor, ein theoretisches Maximum 30 für den normalen Gebrauch verlassend. USB-Geräte haben selten das viele Endpunkte.

Es gibt zwei Typen von Pfeifen: Strom und Nachrichtenpfeifen abhängig vom Typ der Datenübertragung.

• isochrone Übertragungen: an einer versicherten Datenrate (häufig, aber nicht notwendigerweise, so schnell wie möglich), aber mit dem möglichen Datenverlust (z.B, Echtzeitaudio oder Video-).
• Unterbrechungsübertragungen: Geräte, die versicherte schnelle Antworten (begrenzte Latenz) (z.B brauchen, Geräte und Tastaturen anspitzend).
• Hauptteil-Übertragungen: große sporadische Übertragungen mit der ganzen restlichen verfügbaren Bandbreite, aber ohne Garantien auf der Bandbreite oder Latenz (z.B, Dateiübertragungen).
• Kontrollübertragungen: Normalerweise verwendet für kurze, einfache Befehle an das Gerät und eine Status-Antwort, verwendet, zum Beispiel, durch den Bus kontrollieren Pfeife Nummer 0.

Eine Strom-Pfeife ist eine Einrichtungspfeife, die mit einem Einrichtungsendpunkt verbunden ist, der Daten mit einem isochronen, Unterbrechung oder Hauptteil-Übertragung überträgt. Eine Nachrichtenpfeife ist eine bidirektionale Pfeife, die mit einem bidirektionalen Endpunkt verbunden ist, der für den Kontrolldatenfluss exklusiv verwendet wird. Ein Endpunkt wird ins USB-Gerät vom Hersteller eingebaut und besteht deshalb dauerhaft. Ein Endpunkt einer Pfeife ist addressable mit einem Tupel (device_address, endpoint_number), wie angegeben, in einem SCHEIN-Paket, das der Gastgeber sendet, wenn es anfangen will, übertragen Daten Sitzung. Wenn die Richtung der Datenübertragung vom Gastgeber zum Endpunkt, Paket ist (eine Spezialisierung eines SCHEIN-Pakets), die gewünschte Gerät-Adresse und Endpunkt-Zahl zu haben, wird vom Gastgeber gesandt. Wenn die Richtung der Datenübertragung vom Gerät bis den Gastgeber ist, sendet der Gastgeber im PAKET stattdessen. Wenn der Bestimmungsort-Endpunkt ein Einrichtungsendpunkt ist, dessen benannte Richtung des Herstellers das SCHEIN-Paket nicht vergleicht (z.B, ist die benannte Richtung des Herstellers DARIN, während das SCHEIN-Paket Paket ist), wird das SCHEIN-Paket ignoriert. Sonst wird es akzeptiert, und die Datentransaktion kann anfangen. Ein bidirektionaler Endpunkt akzeptiert andererseits sowohl IN als auch Pakete.

Endpunkte werden in Schnittstellen gruppiert, und jede Schnittstelle wird mit einer Einzelgerät-Funktion vereinigt. Eine Ausnahme dazu ist Endpunkt-Null, die für die Gerät-Konfiguration verwendet wird, und die mit keiner Schnittstelle vereinigt wird. Eine aus unabhängig kontrollierten Schnittstellen zusammengesetzte Einzelgerät-Funktion wird ein zerlegbares Gerät genannt. Ein zerlegbares Gerät hat nur eine Einzelgerät-Adresse, weil der Gastgeber nur eine Gerät-Adresse zu einer Funktion zuteilt.

Wenn ein USB-Gerät zuerst mit einem USB-Gastgeber verbunden wird, wird der USB-Gerät-Enumerationsprozess angefangen. Die Enumeration fängt durch das Senden eines Rücksetzen-Signals zum USB-Gerät an. Die Datenrate des USB-Geräts wird während der Rücksetzen-Nachrichtenübermittlung bestimmt. Nachdem neu gefasst, wird die USB-Gerät-Information vom Gastgeber gelesen, und das Gerät wird eine einzigartige 7-Bit-Adresse zugeteilt. Wenn das Gerät vom Gastgeber unterstützt wird, werden die Gerät-Treiber, die erforderlich sind, um mit dem Gerät zu kommunizieren, geladen, und das Gerät wird auf einen konfigurierten Staat gesetzt. Wenn der USB-Gastgeber wiederangefangen wird, wird der Enumerationsprozess für alle verbundenen Geräte wiederholt.

Der Gastgeber-Kontrolleur leitet Verkehrsfluss zu Geräten, so kann kein USB-Gerät irgendwelche Daten auf dem Bus ohne eine ausführliche Bitte vom Gastgeber-Kontrolleur übertragen. In USB 2.0 befragt der Gastgeber-Kontrolleur den Bus für den Verkehr, gewöhnlich in einem gemeinsamen Antrag Mode. Der Durchfluss jedes USB-Hafens wird durch die langsamere Geschwindigkeit entweder des USB-Hafens oder des mit dem Hafen verbundenen USB-Geräts bestimmt.

Hochleistungsmittelpunkte des USB 2.0 enthalten Geräte genannt Transaktionsübersetzer, die sich zwischen Hochleistungsbussen des USB 2.0 und vollen und Bussen der niedrigen Geschwindigkeit umwandeln. Wenn ein Hochleistungsmittelpunkt des USB 2.0 in einen Hochleistungs-USB-Gastgeber oder Mittelpunkt eingesteckt wird, wird er in der Hochleistungsweise funktionieren. Der USB-Mittelpunkt wird dann entweder einen Transaktionsübersetzer pro Mittelpunkt verwenden, um einen vollen Bus / Bus der niedrigen Geschwindigkeit zu schaffen, der zu allen vollen und Geräten der niedrigen Geschwindigkeit auf dem Mittelpunkt aufgewühlt wird, oder einen Transaktionsübersetzer pro Hafen verwenden wird, um einen isolierten vollen Bus / Bus der niedrigen Geschwindigkeit pro Hafen auf dem Mittelpunkt zu schaffen.

Weil es zwei getrennte Kontrolleure in jedem Gastgeber des USB 3.0 gibt, werden Geräte des USB 3.0 übersenden und an Datenraten des USB 3.0 unabhängig von USB 2.0 oder früheren mit diesem Gastgeber verbundenen Geräten erhalten. Betriebsdatenquoten für sie werden auf die Vermächtnis-Weise gesetzt.

Gerät-Klassen

Die Funktionalität von USB-Geräten wird durch Klassencodes definiert, die dem USB-Gastgeber mitgeteilt sind, um das Laden des passenden Softwarefahrers Module für jedes verbundene Gerät zu bewirken. Das sorgt für Anpassungsfähigkeit und Geräteunabhängigkeit des Gastgebers, um neue Geräte von verschiedenen Herstellern zu unterstützen.

Gerät-Klassen schließen ein:

USB-Massenlagerung

USB-Werkzeug-Verbindungen zu Speichergeräten mit einer Reihe von Standards haben die USB-Massenspeichergerät-Klasse (MSC oder UMS) genannt. Das war zuerst für traditionelle magnetische und optische Laufwerke beabsichtigt, aber ist erweitert worden, um ein großes Angebot an Geräten zu unterstützen, besonders Laufwerke aufblitzen zu lassen, weil viele Systeme mit der vertrauten Metapher der Dateimanipulation innerhalb von Verzeichnissen kontrolliert werden können. Der Prozess, ein neuartiges Gerät wie ein vertrautes Gerät aussehen zu lassen, ist auch bekannt als Erweiterung. Die Fähigkeit, ein Schreiben zu starten - hat sich schließen lassen die SD Karte mit einem USB-Adapter ist dafür besonders vorteilhaft, die Integrität und den zum Schlechten nichtneigenden, ursprünglichen Staat des Starten-Mediums aufrechtzuerhalten.

Obwohl die meisten nach Computern im 2005 zum Starten von USB-Massenspeichergeräten fähig ist, ist USB nicht beabsichtigt, um ein primärer Bus für eine innere Lagerung eines Computers zu sein: Busse wie Paralleler ATA (PATA oder IDE), Serien-ATA (SATA) oder SCSI erfüllen diese Rolle in PC-Klassencomputern. Jedoch hat USB einen wichtigen Vorteil, in dem es möglich ist, Geräte zu installieren und zu entfernen, ohne den Computer (heiß tauschender) neu zu starten, es nützlich für die bewegliche Peripherie einschließlich Laufwerke von verschiedenen Arten machend. Ursprünglich konzipiert und noch verwendet heute für optische Speichergeräte (Laufwerke der CD-RW, DVD-Laufwerke und so weiter), bieten mehrere Hersteller tragbare Außen-USB-Festplatte-Laufwerke oder leere Einschließungen für Laufwerke an, die Leistung anbieten, die mit inneren Laufwerken vergleichbar ist, die durch die aktuelle Zahl und den Typ von beigefügten USB-Geräten und durch die obere Grenze der USB-Schnittstelle (in der Praxis ungefähr 30 MB/s für USB 2.0 und potenziell 400 MB/s oder mehr für USB 3.0) beschränkt sind. Diese Außenlaufwerke haben normalerweise ein "Übersetzen-Gerät" eingeschlossen, das zwischen einer Schnittstelle eines Laufwerkes zu einem USB-Schnittstelle-Hafen überbrückt. Funktionell erscheint der Laufwerk dem Benutzer viel wie ein innerer Laufwerk. Andere konkurrierende Standards für die Außenlaufwerk-Konnektivität schließen eSATA, ExpressCard (jetzt an der Version 2.0), und FireWire (IEEE 1394) ein.

Ein anderer Gebrauch für USB-Massenspeichergeräte ist die tragbare Ausführung von Softwareanwendungen (wie WWW-Browser und Kunden von VoIP) ohne Bedürfnis, sie auf dem Gastgeber-Computer zu installieren.

Menschliche Schnittstelle-Geräte (HIDs)

Steuerknüppel, Tastaturen, Blöcke und andere Geräte der menschlichen Schnittstelle wandern auch von MIDI und PC-Spielhafen-Steckern zu USB progressiv ab.

USB-Mäuse und Tastaturen können gewöhnlich mit älteren Computern verwendet werden, die PS/2 Stecker mithilfe von einem kleinen USB-to-PS/2 Adapter haben. Solche Adapter enthalten kein Logikschaltsystem: Die Hardware in der USB-Tastatur oder Maus wird entworfen, um zu entdecken, ob es mit USB oder PS/2 Hafen verbunden wird, und teilen Sie das Verwenden des passenden Protokolls mit. Konverter bestehen auch, um PS/2 Tastaturen und Mäusen (gewöhnlich einer von jedem) zu erlauben, mit einem USB-Hafen verbunden zu werden. Diese Geräte präsentieren zwei VERBORGENE Endpunkte dem System und verwenden einen Mikrokontrolleur, um bidirektionale Übersetzung von Daten zwischen den zwei Standards durchzuführen.

Physisches Äußeres

Nr. 1: Macht (VBUS)

Nr. 2: Differenzialpaar des USB 2.0 (D )

Nr. 3: Differenzialpaar des USB 2.0 (D +)

Nr. 4: USB OTG Personalausweis, um Linien zu identifizieren

Nr. 5: GND

Nr. 6: Signalübertragungslinie des USB 3.0 ()

Nr. 7: Signalübertragungslinie des USB 3.0 (+)

Nr. 8: GND

Nr. 9: Signalempfang-Linie des USB 3.0 ()

Nr. 10: Signalempfang-Linie des USB 3.0 (+)]]

Stecker-Eigenschaften

Die vom USB-Komitee angegebenen Stecker wurden entworfen, um die zu Grunde liegende Absichten mehreren USB zu unterstützen, und Beispiele zu widerspiegeln, die an der Menagerie von Steckern genommen sind, die in der Computerindustrie verwendet worden sind. Der Stecker, der auf dem Gastgeber oder Gerät bestiegen ist, wird den Container genannt, und der dem Kabel beigefügte Stecker wird den Stecker genannt. Im Fall von einem Erweiterungskabel ist der Stecker auf einem Ende ein Container. Die offiziellen USB-Spezifizierungsdokumente definieren regelmäßig den Begriff Mann, um den Stecker und die Frau zu vertreten, um den Container zu vertreten.

Brauchbarkeit und "umgekehrt" Stecker

Durch das Design ist es schwierig, einen USB-Stecker falsch beizufügen. Stecker können umgekehrt nicht eingesteckt werden, und es ist aus der physischen Tat klar, eine Verbindung zu machen, wenn der Stecker und Container richtig verbunden werden. Die USB-Spezifizierung stellt fest, dass die erforderliche USB-Ikone auf dem "Deck-" vom USB-Stecker "geprägt" sein soll, der "leichte Benutzeranerkennung zur Verfügung stellt und Anordnung während des Paarungsprozesses erleichtert". Die Spezifizierung zeigt auch, dass das Firmenzeichen des "empfohlenen" (fakultativen) "Herstellers" ("eingraviert" auf dem Diagramm, aber nicht angegeben im Text) auf der Gegenseite der USB-Ikone ist. Die Spezifizierung weitere Staaten "die USB-Ikone wird auch neben jedem Container gelegen. Container sollten orientiert werden, um der Ikone auf dem Stecker zu erlauben, während des Paarungsprozesses sichtbar zu sein". Jedoch denkt die Spezifizierung die Höhe des Geräts im Vergleich zur Augenniveau-Höhe des Benutzers nicht, so kann die Seite des Kabels, das, wenn verbunden, zu einem Computer auf einem Schreibtisch "sichtbar" ist, abhängen, ob der Benutzer Stehen oder das Knien ist.

Nur gemäßigte Kraft der Einfügung/Eliminierung ist erforderlich. USB-Kabel und kleine USB-Geräte werden im Platz durch die packende Kraft vom Container gehalten (ohne Bedürfnis nach den Schrauben, Büroklammern oder Daumen-Umdrehungen, die andere Stecker verlangt haben). Die Kraft musste machen oder brechen eine Verbindung ist bescheiden, Verbindungen erlaubend, in ungeschickten Verhältnissen (d. h., hinter einem Fußboden-bestiegenen Fahrgestell, oder von unten) oder von denjenigen mit Motorkörperbehinderungen gemacht zu werden.

Die Standardstecker waren absichtlich beabsichtigt, um die geleitete Topologie eines USB-Netzes geltend zu machen: Stecker des Typs A auf Gastgeber-Geräten, die Macht und Stecker des Typs B auf Zielgeräten liefern, die Macht erhalten. Das verhindert Benutzer daran, zwei USB-Macht-Bedarf an einander zufällig zu verbinden, der zu gefährlich hohen Strömen, Stromkreis-Misserfolgen führen, oder sogar schießen konnte. USB unterstützt zyklische Netze nicht, und die Standardstecker von unvereinbaren USB-Geräten sind selbst unvereinbar. Verschieden von anderen Kommunikationssystemen (z.B das Netzkabeln) haben Geschlechtwechsler wenig Sinn mit USB und werden fast nie verwendet.

Beständigkeit

Die Standardstecker wurden entworfen, um robust zu sein. Viele vorherige Stecker-Designs waren zerbrechlich, eingebettete Teilnadeln oder andere feine Teile angebend, die sich verwundbar für das Verbiegen oder die Brechung sogar mit der Anwendung der bescheidenen Kraft erwiesen haben. Die elektrischen Kontakte in einem USB-Stecker werden durch eine angrenzende Plastikzunge geschützt, und der komplette in Verbindung stehende Zusammenbau wird gewöhnlich durch eine einschließende Metallscheide geschützt.

Der Stecker-Aufbau stellt immer sicher, dass die Außenscheide auf dem Stecker mit seinem Kollegen im Container Kontakt herstellt, bevor einige der vier Stecker innerhalb elektrischen Kontakt herstellt. Die metallische Außenscheide wird normalerweise mit dem Systemboden verbunden, so das Beschädigen statischer Anklagen zerstreuend. Dieses Einschließungsdesign stellt auch einen Grad des Schutzes von der elektromagnetischen Einmischung bis das USB-Signal zur Verfügung, während es durch das verbundene Stecker-Paar reist (die einzige Position, wenn das sonst gedrehte Datenpaar in der Parallele reist). Außerdem, wegen der erforderlichen Größen der Macht und allgemeinen Verbindungen, werden sie nach dem Systemboden, aber vor den Datenverbindungen gemacht. Dieser Typ des inszenierten Machen-Brechungstimings berücksichtigt elektrisch sicheren heiß tauschenden.

Die neueren Mikrousb-Container werden für bis zu 10,000 Zyklen der Einfügung und Eliminierung zwischen dem Container und Stecker, im Vergleich zu 1,500 für Standard-USB und 5,000 für den Miniusb-Container entworfen. Das wird durch das Hinzufügen eines Sicherungselements und durch das Bewegen des mit dem Blattfrühlingssteckers vom Wagenheber bis den Stecker vollbracht, so dass der am meisten betonte Teil auf der Kabelseite der Verbindung ist. Diese Änderung wurde vorgenommen, so dass der Stecker auf dem weniger teuren Kabel den grössten Teil des Tragens statt des teureren Mikrousb-Geräts tragen würde.

Vereinbarkeit

Der USB-Standard gibt relativ lose Toleranz für entgegenkommende USB-Stecker an, um physische Inkompatibilitäten in Steckern von verschiedenen Verkäufern zu minimieren. Um eine Schwäche-Gegenwart in einigen anderen Stecker-Standards zu richten, definiert die USB-Spezifizierung auch Grenzen zur Größe eines in Verbindung stehenden Geräts im Gebiet um seinen Stecker. Das wurde getan, um ein Gerät davon abzuhalten, angrenzende Häfen wegen der Größe des Kabelzugentlastungsmechanismus zu blockieren (gewöhnlich integriert mit der Kabelaußenisolierung formend), am Stecker. Entgegenkommende Geräte müssen entweder innerhalb der Größe-Beschränkungen passen oder ein entgegenkommendes Erweiterungskabel unterstützen, das tut.

Im Allgemeinen haben Kabel nur Stecker (sehr wenige haben einen Container auf einem Ende, obwohl Erweiterungskabel mit einem Standard, der Ein Stecker und Wagenheber verkauft werden), und Gastgeber und Geräte haben nur Container. Gastgeber haben fast allgemein Container des Typs A und Geräte ein oder eine andere Vielfalt des Typs-B. Typ A stopft Genossen nur mit Containern des Typs A und Typ-B mit dem Typ-B zu; sie sind absichtlich physisch unvereinbar. Jedoch hat eine Erweiterung auf die USB-Standardspezifizierung USB genannt On-Go erlaubt einem einzelnen Hafen, entweder als ein Gastgeber oder als ein Gerät — gewählt zu handeln, durch den das Ende des Kabels in den Container auf der Einheit einsteckt. Sogar nachdem das Kabel eingehackt wird und die Einheiten kommunizieren, können die zwei Einheiten Enden unter der Programm-Kontrolle "tauschen". Diese Fähigkeit wird für Einheiten wie PDAs gemeint, in dem die USB-Verbindung zu einem Gastgeber-Hafen eines PCs als ein Gerät in einem Beispiel in Verbindung stehen, noch als ein Gastgeber selbst zu einer Tastatur und Maus-Gerät in einem anderen Beispiel in Verbindung stehen könnte.

Container des USB 3.0 sind mit dem USB-Standard 2.0 Gerät-Stecker elektrisch vereinbar, wenn sie physisch zusammenpassen. Stecker des Typs A des USB 3.0 und Container sind völlig rückwärts kompatibel, und Container des Typs-B des USB 3.0 werden USB 2.0 und frühere Stecker akzeptieren. Jedoch werden Stecker des Typs-B des USB 3.0 USB 2.0 und frühere Container nicht einbauen. eSATAp (eSATA/USB) Hafen ist auch mit Geräten des USB 2.0 vereinbar.

Stecker-Typen

Es gibt mehrere Typen von USB-Steckern, einschließlich einiger, die hinzugefügt worden sind, während die Spezifizierung fortgeschritten ist. Die ursprüngliche USB-Spezifizierung hat über Standard-A- und Standard-B-Stecker und Container ausführlich berichtet. Die erste Technikänderungsbenachrichtigung zur Spezifizierung des USB 2.0 hat Stecker von Mini-B und Container hinzugefügt.

Die Datenstecker im Standard-A-Stecker werden wirklich im Stecker verglichen mit den Außenstromanschlüssen in eine Nische gestellt. Das erlaubt der Macht, zuerst in Verbindung zu stehen, der Datenfehler verhindert, indem er dem Gerät erlaubt wird, zuerst zu rasen und dann die Daten zu übertragen. Einige Geräte werden in verschiedenen Weisen je nachdem funktionieren, ob die Datenverbindung gemacht wird. Dieser Unterschied in der Verbindung kann durch das Einfügen des Steckers nur teilweise ausgenutzt werden. Zum Beispiel einige schalten batterieangetriebene MP3 Spieler in die Dateiübertragungsweise um und können MP3 Dateien nicht spielen, während ein USB-Stecker völlig eingefügt wird, aber in der MP3 Play-Back-Weise mit der USB-Macht durch das Einfügen des Steckers nur Teil Weg bedient werden kann, so dass die Macht-Ablagefächer Kontakt herstellen, während die Datenablagefächer nicht tun. Das ermöglicht jenen Geräten, in der MP3 Play-Back-Weise bedient zu werden, während es Macht vom Kabel bekommt.

Um eine Anklage-Only-Eigenschaft zuverlässig zu ermöglichen, schließt moderne USB-Hilfsmittel-Peripherie jetzt Aufladung von Kabeln ein, die Macht-Verbindungen zum Gastgeber-Hafen zur Verfügung stellen, aber keine Datenverbindungen, und sowohl nach Hause als auch Fahrzeugaufladungsdocks sind verfügbar, die Macht von einem Konverter-Gerät liefern und kein Gastgeber-Gerät und Datennadeln einschließen, jedem fähigen USB-Gerät erlaubend, beladen oder von einem Standard-USB-Kabel bedient zu werden.

USB-Standardstecker

Der Typ USB 2.0 Standard-A des USB-Steckers ist ein glatt gemachtes Rechteck, das in einen Container "des abwärts gelegenen Hafens" auf dem USB-Gastgeber oder einen Mittelpunkt einfügt, und sowohl Macht als auch Daten trägt. Dieser Stecker wird oft auf Kabeln gesehen, die einem Gerät, wie das ein Anschließen einer Tastatur oder Maus zum Computer über die USB-Verbindung dauerhaft beigefügt werden.

USB-Verbindungen nutzen sich schließlich ab, weil sich die Verbindung durch die wiederholte Verstopfung und das Herausziehen lockert. Die Lebenszeit eines USB-A-Stiftsteckers ist etwa 1,500 stehen Zyklen in Verbindung/trennen.

Ein Standard-B-Stecker — der eine Quadratgestalt mit abgeschrägten Außenecken — normalerweise hat, stopft in "stromaufwärts Container" auf einem Gerät zu, das ein absetzbares Kabel, z.B ein Drucker verwendet. Ein Stecker des Typs B liefert Macht zusätzlich zu tragenden Daten. Auf einigen Geräten hat der Container des Typs B keine Datenverbindungen, verwendet, um allein Macht von stromaufwärts Gerät zu akzeptieren. Dieses Zwei-Stecker-Typenschema (A/B) verhindert einen Benutzer daran, eine elektrische Schleife zufällig zu schaffen.

Mini- und Mikrostecker

Verschiedene Stecker sind für kleinere Geräte wie PDAs, Mobiltelefone oder Digitalkameras verwendet worden. Diese schließen das jetzt missbilligte (aber standardisiert) Mini-A und der zurzeit normale Mini-B, Micro-A und die Micro-B Stecker ein.

Die Mini-A- und Mini-B-Stecker sind etwa 3 durch 7 Mm. Die Mikrousb-Stecker haben eine ähnliche Breite und ungefähr Hälfte der Dicke, ihre Integration in dünnere tragbare Geräte ermöglichend. Der micro-A Stecker ist 6.85 durch 1.8 Mm mit einer maximalen Überform-Größe 11.7 durch 8.5 Mm. Der micro-B Stecker ist 6.85 durch 1.8 Mm mit einer maximalen Überform-Größe 10.6 durch 8.5 Mm.

Der Mikrousb-Stecker wurde durch USB - WENN am 4. Januar 2007 bekannt gegeben. Der Mini-A Stecker und der Mini-AB Container-Stecker wurden am 23. Mai 2007 missbilligt. Während viele zurzeit verfügbare Geräte und Kabel noch Ministecker verwenden, werden die neueren Mikrostecker weit angenommen und bezüglich des Dezembers 2010, sie sind am weitesten verwendet. Die dünneren Mikrostecker sind beabsichtigt, um die Ministecker in neuen Geräten einschließlich smartphones und persönlicher Digitalhelfer zu ersetzen. Das Mikrostecker-Design wird für mindestens 10,000 abgeschätzt stehen in Verbindung - trennen Zyklen, der bedeutsam mehr ist als das Ministecker-Design. Die Universale Serienbusmikrousb-Kabel- und Stecker-Spezifizierung berichtet über die mechanischen Eigenschaften von Micro-A-Steckern, Micro-AB Containern, und Micro-B-Steckern und Containern zusammen mit einem Standard-A-Container zum Micro-A-Stecker-Adapter ausführlich.

Die Autotelefon-Transportunternehmen-Gruppe, Open Mobile Terminal Platform (OMTP) 2007 hat Mikrousb als der Standardstecker für Daten und Macht auf beweglichen Geräten gutgeheißen. Diese schließen verschiedene Typen von Batterieladegeräten ein, Mikrousb erlaubend, die einzelne durch einige Geräte erforderliche Außenkabelverbindung zu sein.

Bezüglich am 30. Januar 2009 Mikrousb ist akzeptiert worden und wird von fast allen Mobiltelefon-Herstellern als der stürmende Standardhafen (einschließlich Hewlett Packard, HTC, LG, Motorola, Nokia, Forschung In der Bewegung, Samsung, Sony Ericsson) im grössten Teil der Welt verwendet.

Am 29. Juni 2009, im Anschluss an eine Bitte von der Europäischen Kommission und in der nahen Zusammenarbeit mit den Kommissionsdienstleistungen, haben Haupterzeuger von Mobiltelefonen in einem Vermerk zugestimmt, ("MoU") Zu verstehen, um Ladegeräte für datenermöglichte in der Europäischen Union verkaufte Mobiltelefone zu harmonisieren. Industrie verpflichtet, Ladegerät-Vereinbarkeit auf der Grundlage vom Mikrousb-Stecker zur Verfügung zu stellen. Verbraucher werden im Stande sein, Mobiltelefone ohne ein Ladegerät zu kaufen, so logisch ihre Kosten reduzierend. Im Anschluss an ein Mandat von der Europäischen Kommission die europäischen Standardisierungskörper haben CEN-CENELEC und ETSI jetzt verfügbar die harmonisierten Standards erforderlich für die Fertigung von datenermöglichten Mobiltelefonen vereinbar mit neuer allgemeiner auf Mikrousb gestützter External Power Supply (EPS) gemacht.

Außerdem am 22. Oktober 2009 hat International Telecommunication Union (ITU) auch bekannt gegeben, dass sie Mikrousb als die Universale Ladegerät-Lösung sein "energieeffizient umarmt hatte, dass ein Ladegerät die ganze neue Mobiltelefonlösung passt" und beigetragen hat: "Gestützt auf der Mikrousb-Schnittstelle werden UCS Ladegeräte auch eine höhere oder 4-Sterne-Leistungsfähigkeitsschätzung — bis zu dreimal energieeffizienter einschließen als ein unsteuerpflichtiges Ladegerät".

USB On-Go Gerät ist erforderlich, ein, und nur ein USB-Stecker zu haben: ein Mini-AB oder Micro-AB Container. Dieser Container ist zum Annehmen sowohl Mini-A-als auch Mini-B-Stecker, und wechselweise, Micro-A und Micro-B-Stecker fähig, die einigen der gesetzlichen Kabel und Adapter, wie definiert, in Micro-USB1.01 beigefügt sind.

Das OTG Gerät mit dem eingefügten A-Stecker wird das A-Gerät genannt und ist dafür verantwortlich, die USB-Schnittstelle nach Bedarf anzutreiben, und nimmt standardmäßig die Rolle des Gastgebers an. Das OTG Gerät mit dem eingefügten B-Stecker wird das B-Gerät genannt und nimmt standardmäßig die Rolle von peripherischen an. Ein OTG Gerät ohne Stecker hat Verzug zum Handeln als ein B-Gerät eingefügt. Wenn eine Anwendung auf dem B-Gerät die Rolle des Gastgebers verlangt, dann wird das HNP Protokoll verwendet, um die Gastgeber-Rolle dem B-Gerät provisorisch zu übertragen.

OTG Geräte beigefügt entweder zu einem peripherisch-einzigen B-Gerät oder zu einem normalen/einbetten Gastgeber werden ihre Rolle durch das Kabel seitdem in diesen Drehbüchern befestigen lassen es ist nur möglich, das Kabel ein Weg ringsherum beizufügen.

Gastgeber-Schnittstelle-Container

Die folgenden Container akzeptieren die folgenden Stecker:

Kabelstecker (USB 1.x/2.0)

Kabel bestehen mit Paaren von Steckern:

NS: umgangssprachlich, vorhanden zu spezifischen Eigentumszwecken, und nicht zwischendurchführbar mit USB - WENN entgegenkommende Ausrüstung.

Zusätzlich zu den obengenannten Kabelbauteilen, die zwei Stecker umfassen, ist ein "Adapter"-Kabel mit einem Micro-A-Stecker und einem Standard-A-Container mit USB-Spezifizierungen entgegenkommend. Andere Kombinationen von Steckern sind nicht entgegenkommend. Jedoch sind einige ältere Geräte und Kabel mit Mini-A Steckern durch USB - WENN bescheinigt worden. Der Mini-A Stecker ist missbilligt worden: Es wird kein neues Zertifikat von Bauteilen mit dem Mini-A Stecker geben.

Eigentumsstecker und Formate

• Die ursprüngliche Spielkonsole von Xbox des Microsofts verwendet normalen USB 1.1, der in seinen Kontrolleuren und Speicherkarten signalisiert, aber verwendet Eigentumsstecker und Häfen. Der Xbox 360 (pre Xbox 360 S) hat zwei Speichereinheitshäfen, die USB-Nachrichtenübermittlung, aber Eigentumsstecker und 3.3v Macht verwenden.
• IBM UltraPort verwendet Standard-USB-Nachrichtenübermittlung, aber über ein Eigentumsverbindungsformat.
• Amerikanische Macht-Konvertierung verwendet USB-Nachrichtenübermittlung und VERBORGENE Gerät-Klasse auf seinem Verwenden der unterbrechungsfreien Stromversorgungen 10P10C Stecker.
• HTC hat Windows Bewegliche und Androide-basierte Geräte verfertigt, die einen Eigentumsstecker genannt HTC ExtUSB (Verlängerter USB) haben. ExtUSB verbindet Miniusb (mit dem es umgekehrt vereinbar ist) mit dem Audioeingang sowie der Audio- und Videoproduktion in einem 11-Nadeln-Stecker.
• HTC hat Geräte eingeführt (z.B Pilot-Block, Unglaublicher Droid, setzt In Erstaunen und Rezound Androide-Kopfhörer), 2010 eine 12-Nadeln-USB-Variante von ExtMicro zeigend, die mit Mikrousb umgekehrt vereinbar ist.
• Nokia hat eine USB-Verbindung als ein Teil des Steckers des Knall-Hafens auf einigen älteren Mobiltelefonmodellen eingeschlossen.
• Sony Ericsson hat einen Eigentumsstecker genannt FastPort von 2005 bis 2009 verwendet.
• iriver hat eine fünfte Macht-Nadel innerhalb von USB-A-Steckern für die höhere Macht und schnellere Aufladung hinzugefügt, die für den iriver U10 Reihe verwendet ist. Eine Miniusb-Version enthält eine zusammenpassende Extramacht-Nadel für die Wiege.
• Apfel hat Sonder-USB-Erweiterungskabel mit einigen ihrer Computer für den Gebrauch mit den eingeschlossenen Tastaturen der Apple USB verladen. Die Erweiterungskabelsteckdose wird mit einem kleinen Vorsprung eingegeben, um die Einfügung eines Standard-USB-Steckers zu verhindern, während der Tastatur-Stecker des Apple USB eine zusammenpassende Einrückung hat. Die Einrückung auf dem Stecker der Tastatur stört Einfügung in eine Standard-USB-Steckdose nicht. Der Eigentums-30-Nadeln-Dock-Stecker des Apfels auf seinem iPod, iPhone und iPad dient Zwecken zusätzlich zu USB (wie analoges Audio, IEEE-1394, eSATA und HDMI). Der zweite, dritte und vierte Generations-iPod shuffle verwendet einen TRRS Stecker, um USB, Audio-, oder Macht-Signale zu tragen.
• HP-Block-Computer verwenden Sonderstecker, um die USB-Signale zwischen der Einheit der Tastatur/Maus und der Computerblock-Einheit zu übersenden.
• Mehrere Digitalkameras verwenden eine 8-Nadeln-Variante von Mikro-USB.
• Das Landkrieger-System der USA-Armee verwendet Standard-USB, der mit 15.6 V Macht mit einem ruggedized Stecker von Glenair, Inc. signalisiert

Das Kabeln

Die Datenkabel für USB 1.x und USB 2.x verwenden ein gedrehtes Paar, um Geräusch und crosstalk zu reduzieren. Kabel des USB 3.0 enthalten doppelt so viele Leitungen als USB 2.x, um Datenübertragung von SuperSpeed zu unterstützen, und sind so im Durchmesser größer.

Der Standard des USB 1.1 gibt an, dass ein Standardkabel eine maximale Länge von 3 Metern mit Geräten haben kann, die mit der Niedrigen Geschwindigkeit (1.5 Mbit/s) und eine maximale Länge von 5 Metern mit Geräten funktionieren, die mit Höchstgeschwindigkeit (12 Mbit/s) funktionieren.

USB 2.0 sorgt für eine maximale Kabellänge von 5 Metern für Geräte, die mit Hallo der Geschwindigkeit (480 Mbit/s) laufen. Der primäre Grund für diese Grenze ist die maximale erlaubte Rückfahrverzögerung von ungefähr 1.5 μs. Wenn USB-Gastgeber-Befehle durch das USB-Gerät innerhalb der erlaubten Zeit unbeantwortet sind, betrachtet der Gastgeber den Befehl als verloren. Wenn man USB-Gerät-Ansprechzeit, Verzögerungen von der maximalen Zahl von Mittelpunkten hinzufügt, die zu den Verzögerungen davon hinzugefügt sind, Kabel, die maximale annehmbare Verzögerung pro Kabelbeträge zu 26 ns zu verbinden. Die Spezifizierung des USB 2.0 verlangt, dass Kabel verzögert, weniger als 5.2 ns pro Meter zu sein (192,000 km/s, der der maximalen erreichbaren Übertragungsgeschwindigkeit für die Standardkupferleitung nah ist).

Der Standard des USB 3.0 gibt keine maximale Kabellänge direkt an, nur verlangend, dass alle Kabel einer elektrischen Spezifizierung entsprechen: Für Kupfer, das mit AWG 26 Leitungen kabelt, ist die maximale praktische Länge.

Macht

Die Spezifizierungen des USB 1.x und 2.0 stellen 5 V Versorgung auf einer einzelnen Leitung zur Verfügung, von der verbundene USB-Geräte Macht ziehen können. Die Spezifizierung sorgt nicht mehr als 5.25 V und nicht weniger als 4.75 V (5 V±5 %) zwischen den positiven und negativen Busstarkstromleitungen. Für USB 3.0 ist die durch Niedrigenergiemittelpunkt-Häfen gelieferte Stromspannung 4.45-5.25 V.

Ein Stückgut wird als 100 mA in USB 2.0 und 150 mA in USB 3.0 definiert. Ein Gerät kann ein Maximum von 5 Stückgütern (500 mA) von einem Hafen in USB 2.0 ziehen; 6 (900 mA) in USB 3.0. Es gibt zwei Typen von Geräten: niedrige Macht und Hochleistungs-. Ein Gerät der niedrigen Macht zieht höchstens 1 Stückgut, mit der minimalen Betriebsstromspannung 4.4 V in USB 2.0, und 4 V in USB 3.0. Ein Hochleistungsgerät zieht die maximale Zahl von durch den Standard erlaubten Stückgütern. Jedes Gerät fungiert am Anfang als niedrige Macht, aber das Gerät kann Hochleistungs-bitten und wird es bekommen, wenn die Macht auf dem Versorgungsbus verfügbar ist.

Einige Geräte, wie Hochleistungsaußenlaufwerke, verlangen mehr als 500 mA des Stroms und können deshalb von einem Hafen des USB 2.0 nicht angetrieben werden. Solche Geräte kommen gewöhnlich mit dem Y-shaped Kabel, das zwei in einen Computer einzusteckende USB-Stecker hat. Mit solch einem Kabel kann ein Gerät Macht von zwei USB-Häfen gleichzeitig ziehen.

Ein busangetriebener Mittelpunkt initialisiert sich an 1 Stückgut und Übergängen zu maximalen Stückgütern, nachdem es Mittelpunkt-Konfiguration vollendet. Jedes mit dem Mittelpunkt verbundene Gerät wird 1 Stückgut unabhängig von der aktuellen Attraktion von Geräten ziehen, die mit anderen Häfen des Mittelpunkts verbunden sind (d. h. ein auf einem Vier-Häfen-Mittelpunkt verbundenes Gerät wird nur 1 Stückgut ziehen, ungeachtet der Tatsache dass mehr Stückgüter dem Mittelpunkt geliefert werden).

Ein selbstangetriebener Mittelpunkt wird maximale unterstützte Stückgüter jedem damit verbundenen Gerät liefern. Außerdem werden die V 1 Stückgut stromaufwärts für die Kommunikation präsentieren, wenn Teile des Mittelpunkts unten angetrieben werden.

Die Aufladung von Häfen und zusätzlichen stürmenden Adaptern

Die Batterieaufladungsspezifizierung von 2007 definiert neue Typen von USB-Häfen, z.B Häfen beladend. Verglichen mit abwärts gelegenen Standardhäfen, wo ein tragbares Gerät nur mehr als 100 mA Strom ziehen kann, nachdem kann die Digitalverhandlung mit dem Gastgeber oder Mittelpunkt, Häfen beladend, Versorgungsströme oben 0.5 ohne Digitalverhandlung. Ein stürmender Hafen liefert bis zu 500 mA an 5 V, bis zum steuerpflichtigen Strom an 3.6 V oder mehr, und lassen Sie seine Produktionsstromspannung fallen, wenn das tragbare Gerät versucht, mehr zu ziehen, als der steuerpflichtige Strom. Der Ladegerät-Hafen kann zumachen, wenn die Last zu hoch ist.

Stürmende Häfen bestehen in zwei Geschmäcken: Aufladung abwärts gelegener Häfen (CDP), Datenübertragungen ebenso und hingebungsvolle stürmende Häfen (DCP) ohne Datenunterstützung unterstützend. Ein tragbares Gerät kann den Typ des USB-Hafens von der Weise anerkennen, wie die D + und D-Nadeln verbunden werden. Zum Beispiel, auf einem hingebungsvollen stürmenden Hafen, sind die D + und D-Nadeln Hrsg. Mit der Aufladung abwärts gelegener Häfen, Strom, der den dünnen Erdungsdraht durchführt, kann Hochleistungsdatensignale stören. Deshalb kann aktuelle Attraktion nicht 900 mA während der Hochleistungsdatenübertragung überschreiten. Ein hingebungsvoller Anklage-Hafen kann einen steuerpflichtigen Strom zwischen 0.5 und 1.5 A haben. Es gibt keine obere Grenze für den steuerpflichtigen Strom eines stürmenden abwärts gelegenen Hafens, so lange der Stecker den Strom behandeln kann (StandardA-Stecker des USB 2.0 werden an 1.5 A abgeschätzt).

Bevor die Batterieaufladungsspezifizierung definiert wurde, gab es keinen standardisierten Weg für das tragbare Gerät, um zu fragen, wie viel Strom verfügbar war. Zum Beispiel zeigen die iPod und iPhone Ladegeräte des Apfels den verfügbaren Strom durch Stromspannungen auf dem D- und D + Linien an. Wenn D + = D-= 2V, das Gerät zu 500 mA vorfahren kann. Wenn D + = 2.0 V und D-= 2.8 V, das Gerät zu 1000 mA des Stroms vorfahren kann.

Hingebungsvolle stürmende Häfen können auf USB-Stromadaptern gefunden werden, dass sich Bekehrter-Dienstprogramm-Macht oder eine andere Macht-Quelle — z.B, ein elektrisches System eines Autos — um beigefügte Geräte und Batterie zu führen, verpacken lassen. Auf einem Gastgeber (wie ein Laptop) sowohl mit dem Standard als auch mit der Aufladung von USB-Häfen sollten die stürmenden Häfen als solcher etikettiert werden.

Um gleichzeitige Anklage und Gleichzeitigkeit zu unterstützen, selbst wenn der Nachrichtenhafen Aufladung eines anspruchsvollen Geräts nicht unterstützt, werden so genannte zusätzliche stürmende Adapter eingeführt, wo ein stürmender Hafen und ein Nachrichtenhafen in einen einzelnen Hafen verbunden werden können.

Die Batterieaufladungsspezifizierung 1.2 von 2010 macht verständlich, dass es Sicherheitsgrenzen zum steuerpflichtigen Strom an 5 Eine Ankunft aus USB 2.0 gibt. Andererseits werden mehrere Änderungen vorgenommen, und Grenzen nehmen einschließlich des Erlaubens 1.5 bei der Aufladung von Häfen für unkonfigurierte Geräte, das Erlauben hoher Geschwindigkeitskommunikation zu, während sie einen Strom bis zu 1.5 A haben und einen maximalen Strom von 5 A erlauben.

Häfen des Schlafes-Und-Anklage

USB-Häfen des Schlafes-Und-Anklage können verwendet werden, um elektronische Geräte zu beladen, selbst wenn der Computer ausgeschaltet wird. Normalerweise, wenn ein Computer von den USB-Häfen angetrieben wird, werden unten angetrieben. Das hält Kopfhörer und andere Geräte davon ab im Stande zu sein zu stürmen, wenn der Computer darauf nicht angetrieben wird. USB-Häfen des Schlafes-Und-Anklage bleiben angetrieben, selbst wenn der Computer aus ist. Auf Laptops, Geräte vom USB-Hafen beladend, wenn es von AC nicht angetrieben wird, wird die Laptop-Batterie schneller dränieren. Tischmaschinen müssen eingesteckt in die AC Macht für den Schlaf-Und-Anklage bleiben, um zu arbeiten.

Bewegliche Gerät-Ladegerät-Standards

, alle neuen Mobiltelefone, die sich um eine Lizenz in China bewerben, sind erforderlich, den USB-Hafen als ein Macht-Hafen zu verwenden. Das war der erste Standard, um die Tagung von shorting D + und D-zu verwenden.

Im September 2007 hat die Offene Bewegliche Unheilbar kranke Plattform-Gruppe (ein Forum von beweglichen Netzmaschinenbedienern und Herstellern wie Nokia, Samsung, Motorola, Sony Ericsson und LG) bekannt gegeben, dass sich seine Mitglieder über Mikrousb als der zukünftige allgemeine Stecker für bewegliche Geräte geeinigt hatten.

Am 17. Februar 2009 hat die GSM Vereinigung (GSMA) bekannt gegeben, dass sie sich über ein Standardladegerät für Mobiltelefone geeinigt hatten. Der Standardstecker, der von 17 Herstellern einschließlich Nokia, Motorola und Samsung anzunehmen ist, soll der Mikrousb-Stecker sein (mehrere Mediaberichte haben falsch das als Miniusb gemeldet). Die neuen Ladegeräte werden viel effizienter sein als vorhandene Ladegeräte. Ein Standardladegerät für alle Kopfhörer zu haben, bedeutet, dass Hersteller ein Ladegerät mit jedem neuen Telefon werden nicht mehr liefern müssen. Die Basis von Universal Charger Solution (UCS) des GSMA ist die technische Empfehlung von OMTP und USB - WENN Batterieaufladungsstandard.

Am 22. April 2009 wurde das weiter durch den CTIA - Die Radiovereinigung gutgeheißen.

Im Juni 2009 haben viele der größten Mobiltelefonhersteller in der Welt Memorandum of Understanding (MoU) unterzeichnet, bereit seiend, am meisten datenermöglichte Mobiltelefone auf den Markt gebracht in der Europäischen Union vereinbar mit allgemeiner auf der GSMA/OMTP Universalen Aufladung der Lösung gestützter External Power Supply (EPS) zu machen.

Am 22. Oktober 2009 hat International Telecommunication Union (ITU) bekannt gegeben, dass sie die Universale Ladegerät-Lösung als sein "energieeffizient umarmt hatte, dass ein Ladegerät die ganze neue Mobiltelefonlösung passt" und beigetragen hat: "Gestützt auf der Mikrousb-Schnittstelle werden UCS Ladegeräte auch eine höhere oder 4-Sterne-Leistungsfähigkeitsschätzung — bis zu dreimal energieeffizienter einschließen als ein unsteuerpflichtiges Ladegerät".

Sondergeräte

Einige USB-Geräte verlangen mehr Macht, als es durch die Spezifizierungen für einen einzelnen Hafen erlaubt wird. Das ist für optische und harte Außenscheibe-Laufwerke, und allgemein für Geräte mit Motoren oder Lampen üblich. Solche Geräte können eine Außenmacht-Versorgung verwenden, der durch den Standard erlaubt wird, oder verwenden Sie ein Doppeleingang-USB-Kabel, dessen ein Eingang für die Macht und Datenübertragung, der andere allein für die Macht verwendet wird, die das Gerät ein Sonder-USB-Gerät macht. Einige USB-Häfen und Außenmittelpunkte können in der Praxis mehr Macht zu USB-Geräten liefern als erforderlich durch die Spezifizierung, aber ein standardentgegenkommendes Gerät kann davon nicht abhängen.

Zusätzlich zum Begrenzen der durchschnittlichen durch das Gerät verwendeten Gesamtmacht beschränkt die USB-Spezifizierung den Einströmen-Strom (d. h., der gepflegt hat, Entkoppeln und Filterkondensatoren zu beladen), wenn das Gerät zuerst verbunden wird. Sonst konnte das Anschließen eines Geräts Probleme mit der inneren Macht des Gastgebers verursachen. USB-Geräte sind auch erforderlich automatisch hereinzugehen extreme niedrige Macht heben Weise auf, wenn der USB-Gastgeber aufgehoben wird. Dennoch schneiden viele USB-Gastgeber-Schnittstellen die Macht-Versorgung an USB-Geräte nicht ab, wenn sie aufgehoben werden.

Einige Sonder-USB-Geräte verwenden 5 V Macht-Versorgung, ohne an einem richtigen USB-Netz teilzunehmen, das verhandelt, zieht Macht mit der Gastgeber-Schnittstelle. Diese werden gewöhnlich USB-Dekorationen genannt. Das typische Beispiel ist ein USB-angetriebenes Tastatur-Licht; Anhänger, Becher-Kühler und Heizungen, Batterieladegeräte, Miniaturstaubsauger und sogar Miniaturlava-Lampen sind verfügbar. In den meisten Fällen enthalten diese Sachen kein Digitalschaltsystem, und sind so nicht entgegenkommende Standard-USB-Geräte überhaupt. Das kann Probleme mit einigen Computern, wie Zeichnung von zu viel Strom und zerstörendem Schaltsystem theoretisch verursachen; vor der Batterieaufladungsspezifizierung hat die USB-Spezifizierung verlangt, dass Geräte in einer Weise der niedrigen Macht (100 mA Maximum) in Verbindung stehen und ihre aktuellen Voraussetzungen dem Gastgeber mitteilen, der dann dem Gerät erlauben würde, in die Hochleistungsweise umzuschalten.

Einige Geräte, wenn eingesteckt, in die Aufladung von Häfen, ziehen noch mehr Macht (10 Watt oder 2.1 Ampere), als die Batterieaufladungsspezifizierung erlaubt. Das iPad und MiFi 2200 sind zwei solche Geräte.

Geräte von Barnes & Noble NOOK verlangen auch ein spezielles Ladegerät, das an 1.9 Ampere läuft.

Angetriebener USB

Angetriebener USB verwendet Standard-USB, der mit der Hinzufügung von Extrastarkstromleitungen signalisiert. Es verwendet vier zusätzliche Nadeln, um bis zu 6 entweder an 5 V, 12 V, oder an 24 V (abhängig von Texteingabe) zu peripherischen Geräten zu liefern. Die Leitungen und Kontakte auf dem USB-Teil sind befördert worden, um höheren Strom auf 5 V Linie ebenso zu unterstützen. Das wird in Einzelsystemen allgemein verwendet und stellt genug Macht zur Verfügung, stationäre Strichcode-Scanner, Drucker, Polster der persönlichen Geheimzahl, Unterschrift-Festnahme-Geräte usw. zu bedienen. Diese Modifizierung der USB-Schnittstelle ist Eigentums- und wurde von IBM, NCR und FCI/Berg entwickelt. Es sind im Wesentlichen zwei Stecker aufgeschobert solch, dass der unterste Stecker einen Standard-USB-Stecker akzeptiert und der Spitzenstecker einen Stromanschluss nimmt.

Nachrichtenübermittlung

USB unterstützt die folgenden Signalraten. Die Begriffe Geschwindigkeit und Bandbreite werden austauschbar gebraucht. "hoch -" wird als "hallo -" wechselweise geschrieben.

• Eine Rate der niedrigen Geschwindigkeit von 1.5 Mbit/s wird durch USB 1.0 definiert. Es ist der Operation der vollen Bandbreite außer jedem Bit sehr ähnlich nimmt 8mal so lange, um zu übersenden. Es ist in erster Linie beabsichtigt, um Kosten in menschlichen Schnittstelle-Geräten (HID) der niedrigen Bandbreite wie Tastaturen, Mäuse und Steuerknüppel zu sparen.
• Die Voll-Gangrate von 12 Mbit/s ist die grundlegende durch USB 1.0 definierte USB-Datenrate. Alle USB-Mittelpunkte unterstützen volle Bandbreite.
• Ein schnelllaufender (USB 2.0) Rate von 480 Mbit/s wurde 2001 eingeführt. Alle hallo Ganggeräte sind dazu fähig, zur Operation der vollen Bandbreite nötigenfalls zurückzuweichen; d. h. sie sind mit USB 1.1 rückwärts kompatibel. Stecker sind für USB 2.0 und USB 1.x identisch.
• SuperSpeed (USB 3.0) Rate von 5.0 Gbit/s. Die schriftliche Spezifizierung des USB 3.0 wurde von Intel und Partnern im August 2008 veröffentlicht. Die ersten Kontrolleur-Chips des USB 3 wurden vor dem NEC Mai 2009 probiert, und Produkte mit der 3.0 Spezifizierung sind angekommen, im Januar 2010 beginnend. Stecker des USB 3.0 sind allgemein umgekehrt vereinbar, aber schließen neue Verdrahtung und volle Duplexoperation ein.

USB-Signale werden auf einem Datenkabel des gedrehten Paares mit 90Ω charakteristischer ±15-%-Scheinwiderstand übersandt, hat D + und D  etikettiert. Vor USB 3.0 verwenden diese insgesamt Halbduplexdifferenzial, das signalisiert, um die Effekten des elektromagnetischen Geräusches auf längeren Linien zu reduzieren. Übersandte Signalpegel sind 0.0 zu 0.3 Volt für den niedrigen und 2.8 zu 3.6 Volt für hoch in der vollen Bandbreite und den Weisen der niedrigen Bandbreite, und 10 zu 10 mV für den niedrigen und 360 bis 440 mV für hoch in der Hallo-Bandbreite-Weise. In der FS Weise werden die Kabelleitungen nicht begrenzt, aber die HS Weise hat Beendigung von 45 Ω, um sich, oder 90 Ω Differenzial zu gründen, um den Datenkabelscheinwiderstand zu vergleichen, Einmischung reduzierend, die erwartet ist, Nachdenken Zeichen zu geben. USB 3.0 stellt zwei zusätzliche Paare der beschirmten gedrehten Leitung und neuen, größtenteils zwischendurchführbaren Kontakte in Kabeln des USB 3.0, für sie vor. Sie erlauben die höhere Datenrate und volle Duplexoperation.

Eine USB-Verbindung ist immer zwischen einem Gastgeber oder Mittelpunkt am "A" Stecker-Ende und einem Gerät oder Mittelpunkt "stromaufwärts" Hafen am anderen Ende. Ursprünglich war das "B' Stecker, falsche Schleife-Verbindungen verhindernd, aber zusätzlich stromaufwärts wurden Stecker, und einige Kabelverkäufer entworfene und verkaufte Kabel angegeben, die falsche Verbindungen (und potenzieller Schaden am Schaltsystem) erlaubt haben. USB-Verbindungen sind nicht so kinderleicht oder wie ursprünglich beabsichtigt, einfach.

Der Gastgeber schließt 15 KΩ-Widerstände des Ziehens unten auf jeder Datenlinie ein. Wenn kein Gerät verbunden wird, zieht das beide Datenlinien niedrig in den so genannten "einzeln beendeten" Nullstaat (SE0 in der USB-Dokumentation), und zeigt ein Rücksetzen oder getrennte Verbindung an.

Ein USB-Gerät zieht eine der Datenlinien hoch mit einem 1.5 kΩ Widerstand. Das überwältigt einen der Widerstände des Ziehens unten im Gastgeber und reist ab die Datenlinien in einem Ruhezustand haben "J" genannt. Für USB 1.x zeigt die Wahl der Datenlinie eine Bandbreite-Unterstützung eines Geräts an; Geräte der vollen Bandbreite ziehen D + hoch, während Geräte der niedrigen Bandbreite D  hoch ziehen.

USB-Daten werden durch toggling die Datenlinien zwischen dem Staat J und dem entgegengesetzten Staat K übersandt. USB verschlüsselt Daten mit der NRZI Tagung; 0 Bit werden durch toggling die Datenlinien von J bis K oder umgekehrt übersandt, während ein 1 Bit durch das Verlassen der Datenlinien übersandt wird, wie - ist. Eine minimale Dichte von Signalübergängen zu sichern, bleibt im bitstream, USB-Gebrauch-Bit-Füllung; zusätzliche 0 Bit werden in den Datenstrom nach jedem Äußeren von sechs aufeinander folgendem 1 Bit eingefügt. Sieben aufeinander folgendes erhaltenes 1 Bit ist immer ein Fehler. USB 3.0 hat zusätzliche Datenübertragung encodings eingeführt.

Ein USB-Paket beginnt mit einer 8-Bit-Synchronisationsfolge '00000001'. D. h. nach dem anfänglichen Ruhezustand J, der Datenlinienknebelknopf KJKJKJKK. Das endgültige 1 Bit (der wiederholte Staat K) kennzeichnet das Ende des synchronisierten Musters und der Anfang des USB-Rahmens. Für hohen Bandbreite-USB beginnt das Paket mit einer 32-Bit-Synchronisationsfolge.

Ein USB-Paket-Ende, genannt EOP (Ende des Pakets), wird durch den Sender angezeigt, 2 Bitzeiten von SE0 (D + und D  beide unter max) und 1 Bitzeiten des Staates J steuernd. Danach hört der Sender auf, den D +/D  Linien und das oben erwähnte Ziehen zu steuern, Widerstände halten es im J (müßigen) Staat. Verdrehen Sie manchmal wegen Mittelpunkte kann nicht weniger als eine Bitzeiten vor dem SE0 des Endes des Pakets hinzufügen. Dieses Extrabit kann auch auf eine "Bit-Zeug-Übertretung" hinauslaufen, wenn die sechs Bit bevor es im CRC '1's ist. Dieses Bit sollte durch den Empfänger ignoriert werden.

Ein USB-Bus wird mit einem SE0 anhaltenden Signal (von 10 bis 20 Millisekunden) neu gefasst.

Geräte des USB 2.0 verwenden ein spezielles Protokoll während des Rücksetzens, genannt "das Gezwitscher", um die hohe Bandbreite-Weise mit dem Gastgeber/Mittelpunkt zu verhandeln. Ein Gerät, das fähig erst HS ist, steht als ein FS Gerät in Verbindung (D + hat hoch gezogen), aber nach dem Empfang eines USB-RÜCKSETZENS (sowohl D + als auch D  gesteuert NIEDRIG vom Gastgeber seit 10 bis 20 Millisekunden) zieht es den D  Linie hoch, bekannt als Zwitschern K. Das zeigt dem Gastgeber an, dass das Gerät hohe Bandbreite ist. Wenn der Gastgeber/Mittelpunkt auch fähiger HS ist, zirpt er (Umsatz, der J und K-Staaten auf D  und D + Linien abwechselt) das Lassen das Gerät wissen, dass der Mittelpunkt an der hohen Bandbreite funktionieren wird. Das Gerät muss mindestens 3 Sätze von KJ-Zwitschern erhalten, bevor es sich zu hohen Bandbreite-Beendigungen ändert und hohe Bandbreite-Nachrichtenübermittlung beginnt. Weil Gebrauch des USB 3.0, der getrennt und zusätzlich dazu telegrafiert, das durch USB 2.0 und USB 1.x verwendet ist, solche Bandbreite-Verhandlung nicht erforderlich ist.

Uhr-Toleranz ist 480.00 Mbit/s ±500 ppm, 12.000 Mbit/s ±2500 ppm, 1.50 Mbit/s ±15000 ppm.

Obwohl hohe Bandbreite-Geräte allgemein "USB 2.0" und angekündigt als "bis zu 480 Mbit/s genannt werden" sind nicht alle Geräte des USB 2.0 hohe Bandbreite. USB - WENN Geräte bescheinigt und Lizenzen zur Verfügung stellt, um spezielle Marktfirmenzeichen für jede "grundlegende Bandbreite" (niedrig und voll) oder hohe Bandbreite nach dem Bestehen eines Gehorsam-Tests und Zahlen einer Genehmigen-Gebühr zu verwenden. Alle Geräte werden gemäß der letzten Spezifizierung geprüft, so kürzlich entgegenkommende niedrige Bandbreite-Geräte sind auch 2.0 Geräte.

USB 3 verwendet gestrandete AWG-28 Kabel des verzinnten Kupfer mit dem Scheinwiderstand für seine Hochleistungsdifferenzialpaare und geradliniges Feed-Back-Verschiebungsregister und 8b/10b Verschlüsselung gesandt mit einer Stromspannung 1 V Nominalwert mit einer 100 mV Empfänger-Schwelle; der Empfänger verwendet Gleichung. SSC Uhr und Präzision werden verwendet. Paket-Kopfbälle werden mit CRC-16 geschützt, während Datennutzlast mit CRC-32 geschützt wird.

Macht bis zu 3.6 W kann verwendet werden. Ein Stückgut in der Supergeschwindigkeitsweise ist 150 mA gleich.

Übertragungsgeschwindigkeiten

Die theoretische maximale Datenrate in USB 2.0 ist 480 Mbit/s (60 MB/s) pro Kontrolleur und wird unter allen beigefügten Geräten geteilt. Einige chipset Hersteller überwinden diesen Engpass, indem sie vielfachen Kontrolleuren des USB 2.0 innerhalb des southbridge zur Verfügung stellen.

Typische hallo Gang-USB-Festplatten können an Raten ungefähr 25-30 MB/s geschrieben, und von an Raten von 30-42 MB/s gemäß der durch CNet getanen Routine-Prüfung gelesen werden. Das ist 70 % der verfügbaren Gesamtbandbreite.

Gemäß USB - WENN Vorsitzender, "gehen mindestens 10 bis 15 Prozent der festgesetzten 60 Maximal-MB/s (480 Mbit/s) Hallo Gang-USB zum oberirdischen — das Nachrichtenprotokoll zwischen der Karte und dem peripherischen. Oben ist ein Bestandteil aller Konnektivitätsstandards". Tische, die die Übertragungsgrenzen illustrieren, werden im Kapitel 5 der USB-Spekulation gezeigt.

Für isochrone Geräte wie Audioströme ist die Bandbreite unveränderlich, und exklusiv für ein gegebenes Gerät vorbestellt. Die Busbandbreite hat deshalb nur eine Wirkung auf die Zahl von Kanälen, die auf einmal, nicht die "Geschwindigkeit" oder Latenz der Übertragung gesandt werden können.

Kommunikation

Während USB Nachrichtendaten wird als Pakete übersandt. Am Anfang werden alle Pakete vom Gastgeber, über den Wurzelmittelpunkt und vielleicht mehr Mittelpunkte zu Geräten gesandt. Einige jener Pakete leiten ein Gerät, um einige Pakete als Antwort zu senden.

Nach dem synchronisierten Feld werden alle Pakete aus 8-Bit-Bytes, übersandt am wenigsten - bedeutendes Bit zuerst gemacht. Das erste Byte ist ein Paket-Bezeichner (PID) Byte. Der PID ist wirklich 4 Bit; das Byte besteht aus dem von seiner bitwise Ergänzung gefolgten 4-Bit-PID. Diese Überfülle hilft, Fehler zu entdecken. (Bemerken Sie auch, dass ein PID Byte höchstens vier aufeinander folgendes 1 Bit enthält, und so Bit-Füllung, selbst wenn vereinigt mit dem endgültigen 1 Bit im synchronisierten Byte nie brauchen wird. Jedoch kann das Schleppen von 1 Bit im PID Bit-Füllung innerhalb der ersten paar Bit der Nutzlast verlangen.)

Pakete kommen in drei grundlegenden Typen, jedem mit einem verschiedenen Format und CRC (zyklische Redundanzprüfung):

Händedruck-Pakete

Händedruck-Pakete bestehen aus einem PID Byte, und werden allgemein als Antwort auf Datenpakete gesandt. Die drei grundlegenden Typen sind ACK, anzeigend, dass Daten, NAK erfolgreich erhalten wurden, anzeigend, dass die Daten nicht erhalten werden können und, und MARKTBUDE neu verhandelt werden sollten, anzeigend, dass das Gerät eine Fehlerbedingung hat und nie im Stande sein wird, Daten erfolgreich zu übertragen, bis etwas Verbesserungshandlung (wie Gerät-Initialisierung) durchgeführt wird.

USB 2.0 hat zwei zusätzliche Händedruck-Pakete, NYET hinzugefügt, der anzeigt, dass eine Spalt-Transaktion noch nicht abgeschlossen ist. Ein NYET Paket wird auch verwendet, um dem Gastgeber zu sagen, dass der Empfänger ein Datenpaket akzeptiert hat, aber nicht mehr wegen Puffer akzeptieren kann, die voll sind. Der Gastgeber wird dann SCHWIRREN-Pakete senden und wird mit Datenpaketen einmal der Gerät-ACK'S das SCHWIRREN weitermachen. Das andere hinzugefügte Paket war der IRREN Händedruck, um anzuzeigen, dass eine Spalt-Transaktion gescheitert hat.

Das einzige Händedruck-Paket, das der USB-Gastgeber erzeugen kann, ist ACK; wenn es nicht bereit ist, Daten zu erhalten, sollte es kein Gerät beauftragen, irgendwelchen zu senden.

Scheinpakete

Scheinpakete bestehen aus einem PID von 2 Nutzlast-Bytes gefolgten Byte: 11 Bit der Adresse und eines 5-Bit-CRC. Jetons werden nur vom Gastgeber, nie ein Gerät gesandt.

IN und enthalten Jetons eine 7-Bit-Gerät-Zahl und 4-Bit-Funktionszahl (für Mehrfunktionsgeräte) und befehlen dem Gerät, DATAx Pakete zu übersenden, oder die folgenden DATAx Pakete beziehungsweise zu erhalten.

IM JETON erwartet eine Antwort von einem Gerät. Die Antwort kann ein NAK sein oder Antwort oder einen DATAx-Rahmen EINSTELLEN. Im letzten Fall gibt der Gastgeber einen ACK Händedruck, wenn passend, aus.

Jeton wird sofort durch einen DATAx-Rahmen gefolgt. Das Gerät erwidert mit ACK, NAK, NYET oder MARKTBUDE, als passend.

EINSTELLUNG funktioniert viel wie Jeton, aber wird für die anfängliche Gerät-Einstellung verwendet. Ihm wird von einem DATA0 8-Byte-Rahmen mit einem standardisierten Format gefolgt.

Jede Millisekunde (12000 Bitzeiten der vollen Bandbreite), der USB-Gastgeber übersendet einen speziellen SOF (Anfang des Rahmens) Jeton, 11 Bit enthaltend, die Rahmenzahl im Platz einer Gerät-Adresse erhöhen. Das wird verwendet, um isochrone Datenflüsse zu synchronisieren. Geräte des USB 2.0 der hohen Bandbreite erhalten SOF 7 zusätzliche Doppeljetons pro Rahmen, jeder, 125 µs "Mikrorahmen" (60000 Bitzeiten der hohen Bandbreite jeder) einführend.

USB 2.0 hat einen SCHWIRREN-Jeton hinzugefügt, der ein Gerät fragt, wenn es bereit ist,/DATEN Paket-Paar zu erhalten. Das Gerät erwidert mit ACK, NAK oder MARKTBUDE, als passend. Das vermeidet das Bedürfnis, das DATEN-Paket zu senden, wenn das Gerät weiß, dass es gerade mit NAK erwidern wird.

USB 2.0 hat auch einen größeren 3-Byte-SPALT-Jeton mit einer 7-Bit-Mittelpunkt-Zahl, 12 Bit von Kontrollfahnen und ein 5-Bit-CRC hinzugefügt. Das wird verwendet, um Spalt-Transaktionen durchzuführen. Anstatt die USB-Bussenden-Daten der hohen Bandbreite zu einem langsameren USB-Gerät die nächste hohe Bandbreite anzubinden, erhält fähiger Mittelpunkt einen SPALT-Jeton, der von einem oder zwei USB-Paketen an der hohen Bandbreite gefolgt ist, führt die Datenübertragung an der vollen oder niedrigen Bandbreite durch, und stellt die Antwort an der hohen Bandbreite, wenn veranlasst, durch einen zweiten SPALT-Jeton zur Verfügung.

Datenpakete

Ein Datenpaket besteht aus dem PID, der von 0-1.023 Bytes der Datennutzlast (bis zu 1,024 in der hohen Bandbreite, höchstens 8 an der niedrigen Bandbreite), und ein 16-Bit-CRC gefolgt ist.

Es gibt zwei grundlegende Datenpakete, DATA0 und DATA1. Ihnen muss immer durch einen Adressjeton vorangegangen werden, und wird gewöhnlich von einem Händedruck-Jeton vom Empfänger zurück zum Sender gefolgt. Die zwei Paket-Typen stellen die durch Anhalten-und-warten ARQ erforderliche 1-Bit-Folge-Zahl zur Verfügung. Wenn ein USB-Gastgeber keine Antwort (wie ein ACK) für Daten erhält, hat es übersandt, es weiß nicht, ob die Daten erhalten wurden oder nicht; die Daten könnten unterwegs verloren worden sein, oder es könnte erhalten worden sein, aber die Händedruck-Antwort wurde verloren.

Um dieses Problem zu beheben, geht das Gerät den Typ des DATAx Pakets nach es dauert akzeptiert. Wenn es ein anderes DATAx Paket desselben Typs erhält, wird es anerkannt, aber als ein Duplikat ignoriert. Nur ein DATAx Paket des entgegengesetzten Typs wird wirklich erhalten.

Wenn ein Gerät mit einem EINSTELLUNGS-Paket neu gefasst wird, erwartet es ein DATA0 8-Byte-Paket als nächstes.

USB 2.0 hat DATA2 und MDATA Paket-Typen ebenso hinzugefügt. Sie werden nur durch Geräte der hohen Bandbreite verwendet, die hohe Bandbreite isochrone Übertragungen tun, die mehr als 1024 Bytes pro 125 µs-Mikrorahmen (8,192 kB/s) übertragen müssen.

PRE Paket

Geräte der niedrigen Bandbreite werden mit einem speziellen PID-Wert, PRE unterstützt. Das kennzeichnet den Anfang eines Pakets der niedrigen Bandbreite, und wird durch Mittelpunkte verwendet, die normalerweise Pakete der vollen Bandbreite an Geräte der niedrigen Bandbreite nicht senden. Da alle PID Bytes vier 0 Bit einschließen, verlassen sie den Bus im Staat K der vollen Bandbreite, der dasselbe als der Staat J der niedrigen Bandbreite ist. Ihm wird von einer kurzen Pause gefolgt, während deren Mittelpunkte ihre Produktionen der niedrigen Bandbreite ermöglichen, bereits im Staat J leer laufend, dann folgt ein Paket der niedrigen Bandbreite, mit einer synchronisierten Folge und PID Byte beginnend, und mit einer kurzen Periode von SE0 endend. Geräte der vollen Bandbreite außer Mittelpunkten können einfach das PRE Paket und seinen Inhalt der niedrigen Bandbreite ignorieren, bis der End-SE0 anzeigt, dass ein neues Paket folgt.

Vergleiche mit anderen Verbindungsmethoden

FireWire

Zuerst wurde USB als eine Ergänzung zu FireWire (IEEE 1394) als Technologie betrachtet, die als eine hohe Bandbreite Serienbus entworfen wurde, der Peripherie wie Festplatten, Audioschnittstellen und Videoausrüstung effizient miteinander verbinden konnte. Im anfänglichen Design hat USB an einer viel niedrigeren Datenrate und verwendeter weniger hoch entwickelter Hardware funktioniert. Es war für die kleine Peripherie wie Tastaturen und hinweisende Geräte passend.

Die bedeutendsten technischen Unterschiede zwischen FireWire und USB schließen den folgenden ein:

• USB-Netze verwenden eine Topologie des abgestuften Sterns, während Netze von FireWire eine Baumtopologie verwenden.
• Gebrauch des USB 1.0, 1.1 und 2.0, "spricht wenn gesprochen, um" zu protokollieren; Peripherie kann mit dem Gastgeber nicht kommunizieren, wenn der Gastgeber spezifisch um Kommunikation nicht bittet. USB 3.0 berücksichtigt Gerät-eingeführte Kommunikationen zum Gastgeber. Ein Gerät von FireWire kann mit jedem anderen Knoten jederzeit, Thema Netzbedingungen kommunizieren.
• Ein USB-Netz verlässt sich auf einen einzelnen Gastgeber an der Oberseite vom Baum, um das Netz zu kontrollieren. In einem Netz von FireWire kann jeder fähige Knoten das Netz kontrollieren.
• USB läuft mit 5 V Starkstromleitung, während Firewire in aktuellen Durchführungen 12 V liefert und theoretisch bis zu 30 V liefern kann.
• Standard-USB-Mittelpunkt-Häfen können von den typischen 500 mA/2.5 W vom Strom, nur 100 mA von Nichtmittelpunkt-Häfen zur Verfügung stellen. USB 3.0 und USB On-Go liefern 1.8 A/9.0 W (für die hingebungsvolle Batterieaufladung, 1.5 A/7.5 W Volle Bandbreite oder 900 mA/4.5 W Hohe Bandbreite), während FireWire in der Theorie kann, bis zu 60 Watt der Macht zu liefern, obwohl 10 bis 20 Watt typischer ist.

Diese und anderen Unterschiede widerspiegeln die sich unterscheidenden Designabsichten der zwei Busse: USB wurde für die Einfachheit und niedrigen Kosten entworfen, während FireWire für die hohe Leistung, besonders in zeitempfindlichen Anwendungen solcher als Audio- und Video-entworfen wurde. Obwohl ähnlich, in der theoretischen maximalen Übertragungsrate ist FireWire 400 schneller als Hallo-Bandbreite des USB 2.0 im echten Gebrauch besonders im Gebrauch der hohen Bandbreite wie Außenfestplatten. Neuerer FireWire 800 Standard ist zweimal so schnell wie FireWire 400 und schneller als Hallo-Bandbreite des USB 2.0 sowohl theoretisch als auch praktisch. Der chipset und die Fahrer haben gepflegt, USB durchzuführen, und Firewire haben einen entscheidenden Einfluss, wie viel der durch die Spezifizierung vorgeschriebenen Bandbreite in der echten Welt zusammen mit der Vereinbarkeit mit der Peripherie erreicht wird.

Ethernet

Der IEEE 802.3af Standard von Power over Ethernet (PoE) gibt ein mehr wohl durchdachtes Macht-Verhandlungsschema an als angetriebener USB. Es funktioniert an 48 V Gleichstrom und kann mehr Macht (bis zu 12.95 W, PoE + 25.5 W) über ein Kabel bis zu 100 Meter im Vergleich zu USB 2.0 liefern, die 2.5 W mit einer maximalen Kabellänge von 5 Metern versorgen. Das hat PoE populär für Telefone von VoIP, Sicherheitskameras, Radiozugriffspunkte und andere vernetzte Geräte innerhalb von Gebäuden gemacht. Jedoch ist USB preiswerter als PoE vorausgesetzt, dass die Entfernung kurz ist, und Macht-Nachfrage niedrig ist.

Standards von Ethernet verlangen elektrische Isolierung zwischen dem vernetzten Gerät (Computer, rufen Sie usw. an), und das Netzkabel bis zu oder seit 60 Sekunden. USB hat keine solche Voraussetzung, weil er für die Peripherie entworfen wurde, die nah mit einem Gastgeber-Computer vereinigt ist, und tatsächlich er den peripherischen Boden und Gastgeber-Boden verbindet. Das gibt Ethernet einen bedeutenden Sicherheitsvorteil gegenüber USB mit der Peripherie wie Kabel und DSL Modems, die mit der Außenverdrahtung verbunden sind, die gefährliche Stromspannungen unter bestimmten Schuld-Bedingungen annehmen kann.

Digitalmusikinstrumente

Digitalmusikinstrumente sind ein anderes Beispiel, für das USB für preisgünstige Geräte konkurrenzfähig ist. Jedoch wird die Macht über Ethernet und den MIDI-Stecker-Standard in Geräten des hohen Endes bevorzugt, die lange Kabel haben können. USB kann Boden-Schleife-Probleme zwischen der Ausrüstung verursachen, weil es die Boden-Verweisungen auf beiden Sender-Empfängern verbindet. Im Vergleich stopfen die MIDI Standard zu, und Ethernet haben eingebaute Isolierung zu oder mehr.

eSATA/eSATAp

Der eSATA Stecker ist ein robusterer SATA Stecker, der für die Verbindung zu Außenfestplatten und SSDs beabsichtigt ist. Es hat eine viel höhere Übertragungsrate (3 Gbit/s oder 6 Gbit/s, bidirektional) als USB 2.0. Ein durch eSATA verbundenes Gerät erscheint als ein gewöhnliches SATA Gerät, sowohl volle Leistung als auch volle mit inneren Laufwerken vereinigte Vereinbarkeit gebend.

eSATA liefert Macht zu Außengeräten nicht. Das ist ein zunehmender Nachteil im Vergleich zu USB. Wenn auch USB 2.5 W manchmal ungenügend ist, um Außenfestplatten anzutreiben, geht Technologie vorwärts, und Außenlaufwerke brauchen allmählich weniger Macht, den eSATA Nachteil verschlimmernd. eSATAp (Macht über eSATA; auch bekannt als ESATA/USB) ist ein 2009 eingeführter Stecker, der Macht zu beigefügten Geräten mit einem neuen, umgekehrt vereinbarem, Stecker liefert. Auf einem Notizbuch eSATAp liefert gewöhnlich nur 5 V, um 2.5 in HDD/SSD anzutreiben; an einem Tischarbeitsplatz kann es 12 V zusätzlich liefern, um größere Geräte einschließlich 3.5 in HDD/SSD und 5.25 in optischen Laufwerken anzutreiben.

ESATAp-Unterstützung kann zu einer Tischmaschine in der Form einer Klammer hinzugefügt werden, die zur Hauptplatine SATA, Macht und USB-Mittel in Verbindung steht.

eSATA, wie USB, unterstützt heiße Verstopfung, obwohl das durch OS Treiber und Gerät firmware beschränkt werden könnte.

Blitzstrahl

Blitzstrahl verbindet PCI-Schnellzug und DisplayPort in eine neue Seriendatenschnittstelle, die über längere und weniger kostspielige Kabel getragen werden kann. Blitzstrahl hat zweimal die Übertragungsgeschwindigkeit von USB 3.0 über die Kupferleitung.

Zusammenhängende Standards

Der Standard von PictBridge berücksichtigt, dass miteinander verbunden werdender Verbraucher Geräte darstellt. Es verwendet normalerweise USB für seine zu Grunde liegende Nachrichtenschicht.

USB Implementers Forum arbeitet an einem auf dem USB-Protokoll gestützten Radionetzwerkanschlussstandard. Radio-USB ist als eine Kabelersatz-Technologie beabsichtigt, und wird Ultrabreitbandradiotechnologie für Datenraten von bis zu 480 Mbit/s verwenden.

High Speed Inter Chip (HSIC) des USB 2.0 ist eine Span-zu-Span-Variante von USB 2.0, der die herkömmlichen analogen in normalem USB gefundenen Sender-Empfänger beseitigt. Es wurde als ein Standard durch USB Implementers Forum 2007 angenommen. Die HSIC physische Schicht verwendet um ungefähr 50 % weniger Macht und um 75 % weniger Vorstandsgebiet im Vergleich zu traditionellem USB 2.0. HSIC verwendet zwei Signale an 1.2 V und hat einen Durchfluss von 480 Mbit/s das Verwenden der DDR 240-MHz-Nachrichtenübermittlung. Die PCB maximale Spur-Länge für HSIC ist 10 Cm. Es hat niedrig genug Latenz nicht, um RAM-Gedächtnis zu unterstützen, das sich zwischen zwei Chips teilt.

Siehe auch

• Die Liste des Computers peripherischer Bus hat Raten gebissen
• Ausziehbare Gastgeber-Kontrolleur-Schnittstelle (xHCI)

Weiterführende Literatur

• ; 287 Seiten.
• ; 380 Seiten.
• ; 506 Seiten.
• ; 510 Seiten.

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Außenverbindungen

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