Кабели и соединители интерфейса USB 1.1.

В качестве разъёмов интерфейса USB 1.1 используют:

Для Downstream: разъёмы серии A

Для Upstream: разъёмы серии B

На кабель устанавливают разъёмы типа штыри (Plugs)

На приборы устанавливают разъёмы типа гнезда (Receptacles)

Кабель с разными разъёмами не позволяет соединять драйвера Upstream с Upstream и Downstream с Downstream. Это обусловлено несимметричностью интерфейса USB 1.1

Максимальная длина кабеля для режима LS(LowSpeed) равна 3 м.

Максимальная длина кабеля для режима FS(FullSpeed) равна 5 м.

Сигналы D- и D+ в кабеле (FS) передаются по витой паре с волновым сопротивлением 90 Ом.

В кабеле (LS) витая пара не применяется.

Использование витой пары в USB кабеле не имеет большого смысла, скорее всего это дань витой паре, которая позволила объединить планету в единое информационное поле. Шедевром применения витой пары является интерфейс RS485, который позволил передавать немодулированный сигнал на 1200 метров по двум проводам. Иногда мне кажется, что интерфейс RS485 был специально создан для демонстрации возможностей проводной линии типа витая пара.
В USB кабеле витая пара не согласована из-за невозможности использования 90-Омных терминаторов. Кроме того длина кабеля всего 5м и взаимоиндукция проводов мала, если учесть и малую мощность сигнала, то эффект подавления синфазных помех практически отсутствует.

Рис. 23. приведены сигналы и состояния линии связи USB 1.1.

Рис.24. Кабель и разъёмы интерфейса USB 1.1

Топология сети USB 1.1.

На физическом уровне сеть USB v.1.1 представляет топологию многоярусной звезды.
Максимальное количество ярусов, предусмотренное спецификацией USB v.1.1 , равно

четырем.Отсюда, максимальный радиус сети равен 20 метрам.
Максимальное количество точек (хабов и функций) сети равно 127.

Рис. 25. Физическая топология сети USB v.1.1

Интерфейс USB является одноточечным, то есть имеет соединение "от точки к точки".
Для построения сети используют специальные устройства- концентраторы (hub), которые позволяют аппаратно размножать Downstream порты.

К любому Downstream порту сети может быть подключена функция (Upstream) либо порт Upstream нижерасположенного хаба. Функция является оконечным устройством USB, которое поставляет потоковую информацию хосту (например мышь).
Хаб является устройством разветвления(не является источником потоковой информации), хотя может иметь встроенные функции в своём составе, которые поставляют информацию хосту.
Работа хаба заключается в поочередном подключении к хосту потоковой информации от разных функций по алгоритму заданому хостом. По сути дела хаб- это управляемый коммутатор линий связи. Каждый Hub имеет в своём составе один Upstream порт и один или несколько Downstream портов.

Хотя в спецификации USB сеть названа многоярусной звездой, более правильно её называть ниспадающей древовидной сетью. Так как звезда имеет равнозначные соединения, а концентратор сети USB имеет одну ведомую связь (upstream) и несколько ведущих связей (Downstream) и больше напоминает ветку, а не звезду.

Чтобы разобраться в архитектуре USB начнем с того, что для шины совершенно не имеет значения, что к ней подключено – будь то мышь или сканер. Определены всего четыре типа передаваемых данных: массив, управляющие, прерывание, изохронный.

Устройства по очереди получают маркер, после чего делают ход – передают имеющиеся у них данные (или пасуют, если таковых не имеется), затем маркер получает следующее устройство и так до конца цепочки, после чего процесс повторяется.

Массив, самый простой тип данных, - лишь набор последовательных битов, он передается по мере возможности, в зависимости от текущего состояния шины. Вместе с тем осуществляется контроль, и в случае сбоя передача повторяется. Для критичных ко времени сигналов массив не приемлем.

Изохронный тип данных обеспечивает доставку информации вовремя (в обход общей очереди, с заданной частотой). Поэтому он используется, например, для работы с видео и звуком. Однако проверки факта доставки не происходит, так как повторная передача пропавших пакетов бессмысленна: одна незаметная для слуха или взгляда ошибка послужит причиной общего сбоя.

С заданной регулярностью передаются данные прерываний, которые нужны для отслеживания событий реального времени. Сигналы управления передаются постоянно.

Как происходит функционирование?

После включения ПК операционная система обнаруживает корневой концентратор и инсталлирует драйверы USB. Концентратор посылает запрос на наличие присоединенных устройств. Если таковые имеются, им присваиваются уникальные адреса и устанавливаются соответствующие драйверы. Начинается процесс конфигурации подсоединенных устройств, после активизации драйверов они готовы к работе. В результате обмена управляющими данными между корневым концентратором, концентраторами и устройствами формируется список приоритетов, драйвер USB получает информацию о типе используемых данных и налаживает работу.

Устройство USB удовлетворяет требованиям технологии Plug and Play компании Intel, в том числе требованию горячего подключения, при котором оно может подсоединяться к ПК без выключения питания и перезагрузки системы. Нужно просто подключить устройство, после чего контроллер USB, установленный в ПК, самостоятельно его обнаружит, а также добавит необходимые для работы ресурсы и драйверы.

Описанная схема очень упрощена, но она позволяет сделать несколько практических выводов.

Первый напрашивается сам собой: скорость обмена конечна (и относительно невысока), поэтому в зависимости от типа устройства следует делать выбор – подключать его посредством USB или традиционным способом. Если для устройств с небольшим объемом передаваемой информации, например, клавиатуры, мыши и даже колонок, такая шина – идеальный вариант, но для накопителей – вряд ли.

Второй вывод из логики опроса устройств: раз он последовательный, значит, и передача маркеров происходит от корневого концентратора к последнему устройству цепочки. Из этого следует, что подключать периферию нужно по принципу “чем больше поток данных – тем ближе к корневому концентратору”.

Существует четыре типа разъемов USB – А и В, Mini-A и Mini-B. Тип А всегда обращен к корневому концентратору, а тип В – к оконечному устройству.

У разъемов USB нет контактов, которые могут погнуться или сломаться, поэтому надежность разъема очень велика. Внешний вид разъемов и портов USB приведен на рис. 26.

В табл. 5 и 6 представлено расположение выводов для разъемов и кабелей USB.

Схема расположения выводов в разъеме USB серии А/В. Таблица 5.

Схема расположение выводов в разъеме USB типа Mini-A/B. Таблица 6.

Рис. 26. Разъемы и гнезда USB.

Компания Buffalo Technology выпустила одновременно с внешним HDD (модель Drive Station HD-HXU3, обеспечивающую скорость передачи данных до 625МБ/с и емкостью 1 ТБ; 1,5 ТБ; 2 ТБ, и оптимальную для работы с HD-видио) двухпортовую карту USB 3.0 PCI Express Interface Card IEC- PCIE2U3. Это позволит владельцам РС немедленно ощутить преимущества новой интерфейсной технологии.

Новый тип USB разъема стандарта 3,0.

А с новым поколением процессоров Intel R Core^TM i5 компания ASUS выпустила ноутбук с встроенным интерфейсом USB 3.0, быстродействие которого в 10 раз превышает быстродействие традиционного USB 2.0.

Стандарт USB On-The-Go.

В декабре 2001(2006) года было выпущено дополнение к стандарту USB 2.0, получившее название USB On-The-Go.Стандарт был разработан для того, чтобы устранить один из основных недостатков USB – обязательное наличие ПК для передачи данных между двумя внешними устройствами. Другими словами, невозможно подключить две цифровые камеры друг к другу и передавать между ними изображения без компьютера, выступающего в качестве “дирижера” передачи данных. Такие устройства, как цифровые видеомагнитофоны, теперь можно подключать к другим видеомагнитофонам для передачи записанных фильмов или клипов или с одного карманного компьютера (PDA) пользователь сможет передать данные на другой, а также с одного интеллектуального сотового телефона на другой.

Аппаратная реализация USB состоит из двух основных классов микросхем:

-микросхем для корневых хабов (хостов)

-микросхем для концентраторов (хабов) и устройств.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: