USB je moderní, univerzální sběrnice pro připojení zařízení k počítači a pro propojení počítačů. Obsahuje pouze čtyři vodiče. Datové vodiče (2 a 3) jsou kroucené, celý kabel je stíněný hliníkovou fólií. Zapojení vodičů je v tabulce 1. Na obrázku pod tabulkou je znázorněno schéma dvou nejběžnějších provedení USB konektoru (A – užívaný na straně PC; B – užívaný na straně připojeného zařízení, např. tiskárny).
| Vývod | Název | Barva | Popis |
|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | Červená | +5 V |
| 2 | D- | Bílá | Data – |
| 3 | D+ | Zelená | Data + |
| 4 | GND | Černá | Zem |
Napětí na USB portu je 5 V, maximální proud je 500 mA. Náročnější zařízení je proto nutné napájet z externího zdroje. USB je sběrnice typu Master, tzn. že existuje jedno řídící zařízení (které jediné může vyvolat akci), nejčastěji PC, a ostatní jsou připojeny jako Slave (nesmí začít komunikovat bez příkazu od mastera).
Charakteristika
- Maximální délka kabelu mezi propojenými zařízeními je 5 m, jedná se o délku, která je garantovaná. Delší kabel může být, ale nemusí už správně fungovat přenos dat (také se někdy objevují problémy při prodlužování kabelů pomocí USB prodlužek). Kabel obsahuje 4 vodiče. Dva jsou pro napájení (5 V a zemnění). Druhý pár je kroucený a slouží pro přenos dat.
- I ta nejnižší přenosová rychlost mnohonásobně překračuje možnosti sériového portu. (Při porovnání obou portů je však třeba brát v úvahu i to, že jedno zařízení si nikdy nemůže nárokovat celou šířku pásma.)
- Sběrnice USB přináší tu výhodu, že při připojení přídavného rozdělovače sběrnice (HUBu) jsou k dispozici tři nové porty.
- Celkem je možno na USB řadič připojit až 127 zařízení.
- Nevýhodou pro amatérského vývojáře je velká složitost USB. Na straně přístroje je třeba použít buďto převodník na USB nebo softwarovou knihovnu. Knihovna komunikuje obvykle jako HID zařízení, která zabere část výpočetního výkonu a řádově 2 kB programové paměti; dále komunikace vyžaduje poměrně rychlé taktování mikrokontroleru. Na straně PC je nutný ovladač. Pro zprovoznění byť jednoduché komunikace je tedy třeba využívat USB knihovny na obou stranách.
- Kdo se chce vážně zabývat vývojem, stojí ještě před další překážkou: Každé zařízení USB má interní číslo dodavatele (vendorlD), které je oficiálně udělováno organizací USB. Zařízení je také možno dodávat na trh jen s platným VID.
Plug&Play
Obrovskou výhodou USB portů je, oproti sériovým a paralelním portům, podpora technologie Plug&Play, tzn. že je možno připojit zařízení za běhu počítače. Poté je PC informován hubem o novém zařízení a zahájí komunikaci, jejímž cílem je identifikace zařízení a přidělení potřebných prostředků – napájecí proud. Identifikace probíhá na základě kódu, který má zařízení uloženo v deskriptoru.
| Třída | Přiřazení | Popis | Příklad |
|---|---|---|---|
| 00h | Zařízení | Nespecifikované | Třída zařízení není specifikovaná, použij dekriptor rozhranní pro výběr potřebného ovladače |
| 01h | Rozhraní | Audio | Speaker, mikrofon, zvuková karta, MIDI |
| 02h | Oboje | Komunikace a CDC | Modem, Ethernetový adaptér, Wi-Fi adaptér |
| 03h | Rozhraní | Human interface device (HID) | Klávesnice, myš, joystick |
| 05h | Rozhraní | Physical Interface Device (PID) | Joystiky s technologií Force Feeedback |
| 06h | Rozhraní | Obrázky | Webkamera, skener |
| 07h | Rozhraní | Tiskárny | Laserové a inkoustové tiskárny, CNC stroje |
| 08h | Rozhranní | Datová úložiště | USB flash disky, čtečky paměťových karet, digitální audio přehrávače, digitalní kamery, externí disky |
| 09h | Zařízení | USB hub | širokopásmové huby |
| 0Ah | Rozhraní | CDC-Data | Užíváno společně s třídou 02h: komunikace and CDC |
| 0Bh | Rozhraní | Smart Card | USB čtečky smart card |
| 0Dh | Rozhraní | Bezpečnostní zařízení | Čtečky otisků prstů |
| 0Eh | Rozhraní | Video | Webkamery |
| 0Fh | Rozhraní | Přístroje pro kontrolu zdraví | Pulsmetr (hodinky) |
| DCh | Oboje | Diagnostické zařízení | Testovací zařízení pro USB |
| E0h | Rozhraní | Bezdrátové ovladače | Bluetooth adaptéry, Microsoft RNDIS |
| EFh | Oboje | Různé | ActiveSync zařízení |
| FEh | Rozhraní | Specifické aplikace | IrDA Bridge, Testování a měření (USBTMC), USB DFU (Direct Firmware update) |
| FFh | Oboje | Specifikováno dodavatelem | Je vyžadován speciální driver od dodavatele zařízení |
USB 2 je zpětněkompatibilní s USB 1.x, ale umožňuje komunikaci rychlostí až 480 MBit/s. USB 3.0 je dostupné od roku 2009. V roce 2019 byla schválena specifikace USB4.
Odkazy
Další kapitoly
- Základy elektroniky
- Novinky
- Rezistory
- Kondenzátory
- Cívky
- Diody
- Diak
- Triak
- Tyristor
- Trisil
- Tranzistory
- Memristory
- Integrované obvody
- Výpočetní technika
- Komunikace
- Plošné spoje
- Baterie a akumulátory
- Čidla/sensory
- Datasheety