Elemente Periferice - USB

Logo-ul de baza al USB-ului: tridentul; fiecare varianta in parte are diferite reprezentatii

Un conector USB standard de tip A, cel mai comun tip de conector USB

Universal Serial Bus (USB) stabileste o comunicatie de date între diferite dispozitive şi un controler gazdă (de obicei calculatoare personale). Acesta a fost dezvoltat şi inventat de Ajay Bhatt în timpul cand lucra pentru Intel. USB a înlocuit în mod eficient o varietate de interfeţe, cum ar fi porturile seriale şi paralele. USB poate conecta elemente periferice, cum ar fi mouse-uri, tastaturi, camere digitale, imprimante, memorii flash, adaptoarele de reţea şi hard diskuri externe. Pentru multe dintre aceste dispozitive, USB a devenit metoda de conectare standard. USB a fost proiectat pentru calculatoare personale, dar a devenit uzual si pe alte dispozitive, cum ar fi smartphone-uri, PDA-uri şi console video, dar şi ca un cablu de alimentare. Începând cu anul 2008, există aproximativ 2 miliarde de dispozitive USB vindute pe an, şi aproximativ 6 miliarde vândute până în prezent.

Istoria USB-ului

Universal Serial Bus (USB) este un standard pentru dispozitivele periferice. Dezvoltarea sa a inceput în 1994, de catre un grup de şapte societăţi: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC şi Nortel. USB a fost destinat pentru a face mai uşoara conectarea dispozitivelor externe la calculatoare, prin înlocuirea multitudinii de conectori de la spatele PC-ului, abordând problemele de utilizare a interfeţei existente, şi simplificând configurarea software-ul la toate dispozitivele conectate prin USB, precum şi o marire a lărgimii de bandă pentru dispozitive externe. USB 1.0 a fost introdus în ianuarie 1996. Originalul USB 1.0 a avut o rata de transfer de date de 12 Mbit/s. Prima versiune utilizate pe scară largă de USB a fost 1.1, care a fost lansat în septembrie 1998. Aceasta a permis o rata de transfer de 12 Mbits/s pentru dispozitivele de mare viteză, cum ar fi unitatile hard disk, şi o rata mai mică, 1.5 Mbit/s, pentru dispozitivele mici, cum ar fi joystick-uri.

USB 2.0 a fost lansat în aprilie 2000 şi a fost standardizat de USB-IF la sfârşitul anului 2001. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (acum Alcatel-Lucent în urma fuziunii cu Alcatel in 2006), NEC şi Philips conduse în comun de iniţiativa de a dezvolta o mai mare rata de transfer de date, au ajuns la o rata de transfer de 480 Mbit/s, o creştere semnificativa fata de 12 Mbit/s pentru USB 1.0.

Magistrala USB reprezintã soluţia oferitã comunicaţiilor seriale de noua generaţie

de calculatoare PC. Este o interfaţã serialã rapidã, bidirecţionalã, ieftinã şi uşor de folosit.

USB a fost creatã ca un standard industrial, o extensie a arhitecturii PC orientatã spre

armonizarea cu standardele de comunicaţie din telefonie, ceea ce este numit CTI

(Computer Telephony Integration). Acest aspect este considerat fundamental din punct de vedere al aplicaţiilor generaţiei urmãtoare.

Avantajele acestei soluţii faţã de bãtrâna interfaţã serialã RS-232 transformatã prin îmbunãtãţiri în EIA/TIA-232-E sunt:

• rata de transfer - poate atinge 12 Mbps faţã de 115 000 bps;

• conecteazã pâna la 127 de dispozitive la PC, (ceea ce înseamnã cã opereazã ca o magistralã) faţã de numai 2 dispozitive;

• uşor de utilizat de cãtre utilizatorul final (end user) - adãugarea/eliminarea de dispozitive în/din sistem este foarte comodã;

• are un protocol flexibil;

• este o soluţie ieftină de interconectare.

Specificaţiile acestei magistrale descriu atributele de magistralã, definesc protocolul, tipurile de tranzacţii, administrarea magistralei (bus management) şi totodatã furnizeazã informaţii necesare pentru construirea unui sistem în acest standard.

USB este o magistralã pe cablu care permite schimb de date între un calculator

gazdã şi o gamã largã de periferice accesibile simultan. Magistrala permite ca perifericul sã fie ataşat, configurat, folosit şi deconectat în timp ce gazda şi celelalte periferice opereazã.

USB a fost proiectatã în primul rând pentru utilizatorii care nu doresc sã intre în detalii de instalare hardware, astfel sistemul complicat de cablare a fost înlocuit cu un control software. Toate problemele presupuse de interconectarea mai multor dispozitive cu performanţe şi rate de transfer diferite sunt tratate prin software.

Magistrala USB defineşte trei categorii de dispozitive fizice:

•gazda USB (USB Host)

•funcţii USB (USB function)

•distribuitoare USB (USB Hub)

Acestea sunt interconectate într-o topologie specificã de tip stea multiplã. Topologia USB este reprezentatã sugestiv în figura urmatoare. Din figurã se poate observa cã USB face legãtura între dispozitivele USB şi gazdã. În nodul fiecãrei stele se gãseşte un hub. Între elemente legãtura este fãcutã cu segmente de cablu: fiecare segment de cablu face legãtura punct la punct (point-to-point) între gazdã şi o funcţie sau un hub sau între hub şi o funcţie sau un alt hub.

În sistem existã o singurã gazdã. Interfaţa dintre gazdã şi sistemul USB se numeşte Host Controller; poate fi o combinaţie hardware, software sau firmware. Gazda are implicit un hub care se numeşte Root Hub şi pune la dispoziţie unul sau mai multe pucte de legãturã. Punctele de legãturã se numesc porturi.

Hub-urile şi funcţiile USB sunt referite global ca dispozitive USB. Un hub furnizeazã puncte de legãturã suplimentare, iar o fucţie furnizezã facilitãţi suplimentare sistemului.