Версии и типы usb — в чем разница

Давний друг лучше новых двух

Если попросить кого-либо закрыть глаза и сказать первое, что придёт в голову при слове USB, то этот человек наверняка опишет USB тип A. Впрочем, далеко не факт, что он будет знать, как этот коннектор правильно называется — для подавляющего большинства людей это просто USB.

Применение 5 пинового USB 2.0 коннектора (тип А, мини и микро типа А) разнообразное, с помощью него запитывают большинство приборов и поделок

И это вполне логично, поскольку type A фактически стал «USB по умолчанию». Поколения меняются, время течёт, а этот разъем почти не меняется. И причина в том, что он практически идеален.

Он представляет достаточную жёсткость, чтобы у подключённого устройства не возникли проблемы с контактом даже при сильной тряске. Его относительно легко ремонтировать, и он не особо чувствителен к забиванию пылью.

USB – быстро, быстрее, ещё быстрее

Первая версия стандарта USB имела две скорости передачи данных. USB 1.0 позволил достичь скорости 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с в режиме низкой скорости. Как отмечает Аджай Бхатт, переход в более медленный режим, вероятно, «спас» USB от сбоев. Первоначально он не был предусмотрен и был добавлен только по просьбе разработчиков программного обеспечения Microsoft.

Планируя поддержку мыши в Windows, они пришли к выводу, что 12 Мбит/с – это «слишком быстро». Они предсказали, что более быстрый режим работы может потребовать экранирования кабелей, а это означает, что кабели компьютерных мышей станут слишком жесткими для комфортной работы, а затраты на их производство будут слишком высокими.

Они решили, что если стандарт не будет использовать более низкие скорости, они не смогут реализовать его в системе. После обновления стандарта до версии 1.1 в 1998 году электрические параметры разъёма были улучшены, что облегчило передачу сигналов на большие расстояния.

В 2000 году была опубликована спецификация USB 2.0. Так называемый режим Hi Speed был добавлен к двум предыдущим режимам. Это позволило передавать данные со скоростью 480 Мбит/с. В дополнение к более высокой производительности были введены новые разъемы и усовершенствованы стандарты электропитания.

В новой версии точно определен способ загрузки. Максимальный ток, который мог протекать через разъем, составлял 500 мА. В то же время два устройства могут быть подключены друг к другу без использования хоста.

USB 2.0 правил на рынке компьютерных разъёмов в течение следующих 10 лет.

С 2010 года пользователи могут использовать третий вариант USB. За прошедшее время было выделено несколько поколений этого стандарта, а названия были изменены несколько раз. В базовой версии 3.0 появился режим Super Speed, позволяющий передавать данные со скоростью 5 Гбит/с. С 2013 года данные могут передаваться со скоростью 10 Гбит/с. Это, так называемый, режим Super Speed+, известный по USB 3.1. Спецификация варианта USB 3.2, опубликованная в 2017 году, увеличила скорость передачи в режиме Super Speed+ до 20 Гбит/с.

В конечном итоге, USB 3.0 получил название USB 3.2 Gen1, USB 3.1 – USB 3.2 Gen2, а USB 3.2 – USB 3.2 Gen2x2. В соответствии с рекомендациями организации по стандартизации USB, производители устройств должны помечать розетки и вилки Super Speed синим цветом и логотип SS.

Сила USB

Силу тока в разъёмах типа A и B стандарта USB 3.2 увеличили до 900 мА (1,5 A для разъемов питания). Разъём C, который заменяет все другие более ранние разъемы, однако, допускает максимальный ток 3А при стандартном напряжении 5В. Розетки питания USB в этой версии имеют напряжение 20В и максимальный ток 5А. В результате вы можете получить до 100 Вт мощности. Этого достаточно, например, для питания ноутбука.

Постоянно возрастающие требования к эффективности передачи данных привели к потребности в разработке нового стандарта. Спецификация USB 4 была опубликована в 2019 году, а первые устройства должны появиться во второй половине этого года. Максимальная производительность разъёма составляет 40 Гбит/с. USB 4 основан на протоколе Thunderbolt 3 и полностью совместим с ним.

Типы USB разъемов

На сегодняшний день существует достаточно большое количество типов USB разъемов. Какие-то больше распространены, какие-то меньше. В общем, давай на них взглянем.

USB type-A – один из самых распространенных типов USB разъемов. Вы могли видеть его на вашем компьютере, на ноутбуке, на блоке зарядного устройства и не только. Имеет множество применений. С его помощью можно подсоединять мышки и клавиатуры к компьютеру (или другому устройству), флешки, внешние накопители, смартфоны и так далее. Этот список можно еще долго продолжать, если пораскинуть мозгами.

USB type-B – разъем используется в основном для того, чтобы подключить к компьютеру принтер либо другие периферийные устройства. Получил намного меньшее распространение, нежели USB type-A.

Mini USB был весьма распространен на мобильных устройствах до появления Micro USB. Сейчас встречается очень редко, но все же можно его встретить еще на некоторых старых устройствах. У меня на портативной аудиоколонке разъем Mini USB принимает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Колонку эту покупал лет 5 назад (живучая оказалась).

Micro USB сейчас используется на смартфонах и мобильных телефонах почти всех производителей. Этот USB разъем обрел невероятную популярность среди мобильных устройств. Однако постепенно его позиции занимает USB Type-C. Не лишним будет упомянуть о том, когда был изобретен micro USB. А было в 2007 году. Тогда и подумать никто не мог, что именно этот разъем станет настолько популярным.

USB Type-C

USB Type C позволяет устройствам обмениваться информацией на невероятной скорости. Это самый новый тип USB разъема, который сейчас используется на смартфонах, планшетах и ноутбуках. Скоро может полностью вытеснить привычные нам разъемы Micro USB и USB type-A. Поддерживает технологию Thunderbolt 3, позволяющую обмениваться данными на скорости до 40 Гбит/с. У нас есть отдельная статья, посвященная технологии Thunderbolt 3.

Понятие USB

Разобраться, что такое USB, поможет техническое определение. В официальной документации заявлено: USB, Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина. В сущности, это программное средство, осуществляющее соединение для трансляции данных между электронными гаджетами.

USB имеет собственный символьный значок в виде геометрических фигур: два круга (маленький и большой), треугольник и квадрат. Из большого круга выходят три разветвленные линии, на концах которых находятся остальные фигуры.

Можно определить, что такое USB, более простым понятием. Это разъем, к которому подключается устройство со штекером того же стандарта. Например, при помощи USB к персональному компьютеру подключается клавиатура, мышь, принтеры. Для обмена информацией, установкой различных обновлений, настроек подсоединяются телефоны, смартфоны, планшеты, электронные книги, портативные жесткие диски и многие другие гаджеты.

Типы USB

Различные версии USB, например 2.0 и 3.0, связаны с функциональностью и скоростью USB-кабеля, а их тип (например, A или B) в основном относится к физическому дизайну разъемов и портов.

Стандарт USB 1.1 (1998 г.) рассчитан на пропускную способность 12 Мбит/с, напряжение 2,5 В и ток 500 мА.

USB 2.0 (2000 г.) отличается пометкой на логотипе USB “HI-SPEED”. Обеспечивает скорость 480 Мбит/с при напряжении 2,5 В и токе 1,8 А.

Принятый в 2008 г. USB 3.0 поддерживает 5 Гбит/с при напряжении 5 В и токе 1,8 А.

USB 3.1, действующий с 2015 г., обеспечивает скорость 10 Гбит/с при напряжении 20 В и токе 5 А.

Последний стандарт обеспечивает более высокую пропускную способность и по большей части обратно совместим с более ранними версиями. Разъемы Standard-A идентичны Туре-А предыдущих версий, но обычно окрашены в синий цвет, чтобы их можно было различить. Они полностью обратно совместимы, но увеличенные скорости доступны только в том случае, если все компоненты совместимы с USB 3. Standard-B и micro-версии отличаются дополнительными контактами, позволяющими повысить пропускную способность, и несовместимы с предыдущими версиями. Более старые кабели и разъемы USB Type-B и микро-B могут использоваться с портами USB 3.0, однако скорость при этом не увеличится.

Активные кабели

В спецификациях определение active cable (активный кабель) отличается. Так, в спецификации для протокола PD прописано, что активным считается тот кабель, который имеет поддержку SOP (Start of packet), то есть способен отвечать на запросы, отправленные ему протоколом PD, и сообщать свои характеристики (какие интерфейсы и варианты питания он способен поддерживать).

В соответствии со спецификацией на Type-C активным кабелем является тот, который имеет внутри себя различные повторители, необходимые для улучшения передаваемого сигнала.

Так как на данный момент по спецификации все кабели Type-C должны иметь электронную маркировку (Emark), то есть иметь поддержку SOP, правильнее будет считать активными кабелями только те, которые имеют различные ретаймеры и редрайверы.

ReTimer (ретаймер) и ReDriver (редрайвер) – микросхемы, установленные в линиях данных. Они обеспечивают улучшение проходящего сигнала. Ретаймеры и редрайверы могут устанавливаться на всем пути передачи сигнала: и в кабеле, и на печатных платах источника/получателя (если это необходимо).

Сигнал может затухать или ослабевать при передаче на большие расстояния. Для его восстановления используются данные микросхемы. Они имеют достаточно сложный принцип работы, мы не будем описывать его в данной статье. Следует отметить, что редрайвер – это более простое устройство, которое усиливает проходящий сигнал. Ретаймер – более сложное устройство, которое ретранслирует копию сигнала. Ниже приведен пример глазковой диаграммы ослабленного сигнала, проходящего через редрайвер и ретаймер соответственно.

С появлением новых интерфейсов увеличивается скорость передачи данных, тем самым уменьшается и расстояние, на которое можно передать эти данные

Это видно, если обратить внимание на длину стандартных кабелей:

  • USB2.0 (480 Мбит/c) ~ до 4 м;
  • USB3.2 Gen1 (10 Гбит/c) ~ 2 м;
  • USB3.2 Gen2 (20 Гбит/c) ~ 1 м;
  • USB4/TBT3 (40 Гбит/c) ~ 0.8 м.

И это с учетом того, что длина 0,8 м достижима только с использованием активных кабелей. Пассивные кабели (без использования различных повторителей) имеют длину только ~ 0,3 м.

Кабель Optically Isolated Active (OIA). За счет своей внутренней структуры данный кабель способен передавать данные на расстояние более чем 50 м, тем самым увеличивая границу использования таких интерфейсов, как USB3.2/TBT3. Этот кабель электрически изолирован между двумя штекерами и должен иметь поддержку SOP с каждой из сторон. Но нужно учитывать, что кабель передает данные только дифференциальных пар RX/TX, поэтому питание и интерфейс USB2.0 не поддерживаются данным интерфейсом. Также необходимо, чтобы каждый из двух подключаемых устройств имел поддержку Vconn для питания внутренних интегральных схем кабеля. Уже в этом году ожидается разработка OIA-кабелей для интерфейса USB4.

Также необходимо помнить, что не все кабели способны поддерживать все интерфейсы, поэтому лучшим на данный момент решением будет использовать кабель для TBT3-устройств, так как он поддерживает и максимальную передачу данных, и максимальную мощность питания (имеются в виду короткие кабели до 0,8 м).

Обратная совместимость с разъемами предыдущего поколения. Для поддержки подключения устройств с Type-C к устройствам с разъемами предыдущего поколения существуют следующие типы кабелей:

  • кабели USB Type-C – USB3.1 Type-A / Type-B / Type micro-B;
  • кабели USB Type-C – USB2.0 Type-A / Type-B / Type mini-B / Type micro-B.

Описание структуры и подробная информация обо всех вышеперечисленных кабелях приведена в спецификации на кабель и разъем Type-C.

Основные отличия структуры штекера (plug) от разъема (receptacle):

На штекере дифференциальная пара USB2.0 (D+/D-) присутствует только на пинах A6–A7, на пинах B6–B7 – отсутствует. Это связано с тем, что дважды передавать один и тот же сигнал не требуется. В зависимости от ориентации кабеля пины A6–A7 на штекере будут соединяться с одной из двух пар пинов коннектора.
На штекере пины CC1/CC2 отсутствуют, но вместо них присутствуют пины CC (A5) и Vconn (B5). CC отвечает за ориентацию кабеля и передачу данных по протоколу PD. Vconn является источником питания для внутренних интегральных схем кабеля

Важно запомнить, что в отличие от всех остальных линий в кабеле пины Vconn не соединены между собой напрямую.

Какая разница между USB 2.0, 3.0, 3.1 и 3.2

Современные ноутбуки и десктопные компьютеры имеют несколько видов портов USB начиная от версии 2.0 и заканчивая 3.2. Причем в наименовании версий есть нюансы, которых могут не знать даже опытные пользователи. В этой статье мы разберем их основные различия, а также расскажем о поколениях и особенностях наименований.

Прежде чем рассказать собственно об отличиях, нужно дать небольшое пояснение касательно присвоения версий портам. Дело в том, что если вы зайдете в компьютерный магазин, то не найдете в прайс-листе, к примеру, новых материнских плат с портами 3.0 или 3.1. В чем же, собственно, дело? Нет, порты не устарели и их не перестали использовать в современной технике. Все гораздо проще и сложнее одновременно — их переименовали.

Однако загвоздка в том, что названия не стали понятнее для простого пользователя, наоборот, все еще больше усложнилось. Так, наименования 3.0, 3.1, а также 3.1 Gen 1 и 3.1 Gen 2 более не используются. Вместо них пришла единая версия 3.2, на данный момент уже трех поколений: Gen 1, Gen 2 и GEN 2×2.

Главное, что здесь стоит уяснить:

  • 3.0 переименован в 3.1 Gen 1, затем в 3.2 Gen 1;
  • 3.1 переименован в 3.1 Gen 2, затем в 3.2 Gen 2.

Таким образом, порты пережили целых две смены версий. То есть если на вашей материнской плате есть порт 3.0, то в современной терминологии это 3.2 Gen 1. Версию порта проще всего определять по скорости, о чем мы и расскажем далее.

Скорость передачи данных

Главное отличие, которое в первую очередь интересно простым пользователям, — скорость передачи данных. Как несложно догадаться у более новой версии она выше. Если оперировать точными данными, то порты обеспечивают следующую скорость:

  • USB 2.0 до 480 Мбит/с;
  • USB 3.2 Gen 1 до 5 Гбит/с ;
  • USB 3.2 Gen 2 до 10 Гбит/с;
  • USB 3.2 Gen 2×2 до 20 Гбит/с.

Если перевести скорость даже самого медленного USB 2.0 в более привычные мегабайты, то получится, что за секунду порт может передать 60 мегабайт. Довольно неплохо, но на практике цифры куда меньше. Здесь нужно понимать, что это лишь теоретически возможная скорость самого порта. А скорость, к примеру, флешки зависит еще от качества ее компонентов. Тем не менее, флешки стандарта 3.0 и выше все равно будут работать быстрее. Пусть и не на максимально возможной теоретической скорости, но в некоторых случаях существенно быстрее аналогов с интерфейсом 2.0.

Сила тока

Не секрет, что гаджеты часто заряжают не от розетки, а от порта USB. Это удобно, так как можно зарядить телефон прямо на рабочем месте. Однако нужно знать, что от портов версии 3.0 и выше, гаджет заряжается гораздо быстрее. Все дело в силе тока, которую выдают порты. У USB 2.0 она составляет всего 0,5 ампер, что очень мало для современных устройств. С USB 3.0 и выше дела обстоят чуть лучше — там уже 0,9 ампер.

Внешний вид

Обычно первое, что говорят про внешние различия между 2.0 и 3.0, — цвет. Старые версии черные, а новые синие. Это не совсем так. Нередко производители выбирают простой черный цвет и для скоростных портов. То есть USB 3.0 и выше не обязательно будут цветными. Да и стандартный для них синий цвет может быть заменен на другой, например, красный или зеленый. Так, на материнских платах MSI используется как раз фирменный красный. Также производители часто дифференцируют по цвету и порты 3.2. Например, Gen 1 красят в синий, а Gen 2 в зеленый.

Кроме того, к внешним отличиям относится не только цвет, но и вид самого разъема. Если присмотреться, то внутри порта 3.0 вы заметите больше контактов. При этом разъемы совместимы между собой. Но, конечно, скорость более современной флешки USB 3.0 будет ограничена, если подключить ее к старому порту. То есть преимуществ это вам не даст, хоть и все будет работать.

Разумеется, есть еще и некоторые другие технические отличия, которые будут интересны разве что специалистам. Поэтому на них мы останавливаться не будем.

Источник

Два года жизни с USB Type-C

Каждая история строго индивидуальна, в том числе и моя. С другой стороны, всегда есть какие-то общие моменты эксплуатации устройств

Попробую акцентировать внимание именно на них, чтобы можно было примерить описываемый опыт к своей личной ситуации

Первое, что вызвало опасение, а хватит ли заряда ноутбука, чтобы восстановить на нем резервную копию Time Machine с внешнего винчестера? Когда приобретал аппарат, в моем регионе был доступен лишь простой фирменный переходник, как на фото выше, то есть либо питание можно подключить, либо внешний накопитель. Опасался зря. 250 ГБ «личного рабочего пространства» быстро обосновались на новой машине, израсходовав в процессе всего 30% заряда батареи. Большой плюс был в том, что внешний винчестер поддерживает USB 3.0, как и переходник, так что данные копировались на весьма высоких скоростях (более 40-50 МБ/с).

Рекомендую не экономить на переходниках USB Type-C и брать брендовые, проверенные модели, чтобы не нарваться на низкоскоростной вариант (480 Мбит/с). А если речь касается питания ноутбука, то выбор только среди ТОП-брендов или фирменных переходников Apple. Это не тот момент, когда можно сэкономить и когда нужно экономить, так как на кону не только функциональность порта ввода/вывода, но и здоровье гаджета.

Обосновавшись на лэптопе и поработав пару-тройку недель как-то не заметил особой потребности в старых портах USB, даже когда требовалось перекинуть фотографии с карточки памяти (что делаю довольно часто по долгу службы) или же подключить какую технику. Даже перепрошивал свой любимый фотоаппарат (Sony A7r) через USB Type-C и фирменный переходник — процесс прошел без сучка и задоринки. Разница была лишь в необходимости подключать этот самый переходник, что есть секунда делов.

То есть проблем, связанных с тем, что дырка порта в ноутбуке механически напрямую не совместима с 99% устройств на рынке, не возникло. Необходимость использовать переходник никак не напрягала и не напрягает до сих пор.

Первые шероховатости начались, когда потребовалось частенько ездить в командировки. Чтобы было чем заняться в дороге помимо написания статей, обычно записываю фильмы и сериалы в планшет или смартфон. Сложность оказалась в том, что порт только один и переходник у меня одинарный тоже. Фирменный более дорогой не стал докупать, задавила жаба. Таким образом для записи видео с внешнего винчестера в AV Player на iPad и iPhone, приходилось вначале копировать контент на собственный накопитель ноутбука и затем перебрасывать его в мобильный гаджет Apple. Лишнее действие и лишнее время. Не критичный, но все-таки напряг.

Вначале решил проблему дешевым китайским USB Type-C хабом, о чем написал статью. С питанием он никак не связан, так что ноутбук бы я не спалил при всем желании. Единственная засада — низкая скорость передачи данных, ограниченная USB 2.0 (до 30 МБ/с), но зато переходник тянул сразу три подключенных устройства. Правда, встроенный в него кардридер сдох на следующий день эксплуатации. Тем не менее, 20 ГБ видео легко залетели с внешнего накопителя в iPad Pro через это чудо китайской инженерной мысли и потом еще несколько раз записывал подобные порции контента.

Спустя какое-то время я решил проблему кардинально, заказав качественный и очень компактный USB-хаб Satechi Type-C Pass Through USB Hub. К слову, аналогов много — все они стоят примерно одинаково. Более того, существуют похожие хабы, но еще и с выходом HDMI. В общем, эта миниатюрная штучка решила проблему питания ноутбука при подключенных паре USB-аксессуаров, плюс она содержит кардридеры SD и MicroSD. В отличие от китайского хаба, слоты для карт памяти работают до сих пор. Прикол лишь один — алюминиевый переходник ощутимо греется, но сложностей с этим не возникало. Работал, воткнутый по 5-6 часов в ноутбук — все ок.

Также из Type-C аксессуаров приобрел флешку с двумя портами сразу — удобно переносить какой-то контент с MacBook на устройство со старыми портами USB.

Как видите, присутствуют шероховатости, но даже при наличии всего одного порта USB Type-C каких-то критических ситуаций не возникало. Зато есть и свои плюсы. Например, тот факт, что я могу легко зарядить ноутбук от внешнего аккумулятора. Кроме того, комплектный блок питания заряжает не только лэптоп, но и iPhone, iPad и любое другое USB-устройство. Нужен только самый простой переходник Apple.

Обзавелся и внешней батареей с USB Type-C, способной заряжать MacBook 12, даже когда тот активно работает, что увеличило автономность устройства еще часа на 3-4.

Устройства с USB Type-C. Кто-то должен быть первым

Номинально первым устройством, оснащенным портом USB Type-C стал планшет Nokia N1. По крайней мере, именно это устройство стало предвестником того, что порты нового формата покинули лаборатории разработчиков и «идут в народ».

Любопытное устройство, но, к сожалению, пока оно предлагается достаточно ограниченным тиражом. Планшет имеет нативный порт USB Type-C, хотя для передачи данных используется протокол USB 2.0.

Пожалуй, наиболее знаковым продуктом, который поможет повысить популярность USB Type-C, стал недавно представленный Apple MacBook. 12-дюймовый ноутбук оснащен единственным интерфейсным разъемом, потому его владельцы так или иначе станут первопроходцами, которые будут приспосабливаться к жизни с USB Type-C.

С одной стороны Apple очевидно поддержала развитие нового стандарта, более того, инженеры компании непосредственно участвовали в разработке USB Type-C. С другой – обновленные версии Macbook Air и MacBook Pro не получили данный коннектор. Значит ли это, что в более «тяжелой» категории устройств производителя USB Type-C в ближайший год не пропишется? Спорно. Ведь наверняка Apple не сможет удержаться от обновления линейки ноутбуков после осеннего анонса новой мобильной платформы Intel с процессорами Skylake. Возможно, именно тогда купертинцы выделят место на интерфейсной панели для USB Type-C.

Еще более неоднозначна ситуация с планшетами и смартфонами. Будет ли Apple использовать для них USB Type-C вместо Lightning? Проприетарный разъем в плане возможностей заметно уступает новому универсальному порту, но как быть с оригинальной периферией, накопившейся у пользователей мобильных продуктов Apple c 2012 года? Ответы на эти вопросы мы узнаем с обновлением или расширением линеек iPhone/iPad.

Компания Google представила второе поколение стильных ноутбуков Chromebook Pixel. Системы на Chrome OS до сих пор остаются достаточно нишевыми решениями, но качество систем Google подкупает, к тому же в этот раз они в авангарде устройств, предлагающих приобщиться к USB Type-С. Ноутбуки оснащены парой соответствующих разъемов. Однако, для подстраховки Chromebook Pixel имеют и два классических разъема USB 3.0.

В целом, представители Google весьма воодушевлены возможностями нового разъема, рассчитывая на появление в ближайшем времени мобильных устройств на Android с разъемом USB Type-C. Бескомпромиссная поддержка крупнейшего платформодержателя – весомый аргумент для других игроков рынка.

Производители материнских плат пока не особо торопятся добавлять порт USB Type-C для своих устройств. Недавно компания MSI представила модель MSI Z97A GAMING 6, которая оборудована таким коннектором со скоростью передачи данных до 10 Гб/c.

Компания ASUS предлагает внешний контроллер USB 3.1 с портом USB Type-C, который устанавливается на любую плату со свободным слотом PCI Express (x4).

Периферийных устройств с нативным USB Type-C пока откровенно маловато. Наверняка многие производители не торопились с анонсом, ожидая появления систем с которыми можно будет использовать продукты с USB Type-C. В целом, это типичная ситуация при внедрении очередного отраслевого стандарта.

Сразу после анонса Apple MacBook, компания LaCie представила серию портативных внешних жестких дисков с USB Type-C.

SanDisk уже предлагает на пробу флеш-накопитель с двумя разъемами – USB 3.0 Type-A и USB Type-C. Аналогичный продукт предлагает и менее известная Microdia.

Наверняка вскоре мы увидим значительное расширение ассортимента устройств с USB Type-C. Маховик перемен медленно, но верно будет раскручиваться. Поддержка «больших» компаний способна повлиять на ситуацию и ускорить этот процесс.

Структура данных интерфейса USB.

Вся информация передается кадрами, которые отправляются через равные промежутки времени. В свою очередь каждый кадр состоит из транзакций. Вот, пожалуй, так будет нагляднее:

Каждый кадр включает в себя пакет SOF (Start Of Frame), затем следуют транзакции для разных конечных точек, ну и завершается все это пакетом EOF (End Of Frame). Если говорить совсем точно, то EOF – это не совсем пакет в привычном понимании этого слова – это интервал времени, в течение которого обмен данными запрещен.

Каждая транзакция имеет следующий вид:

Первый пакет (его называют Token пакет) содержит в себе информацию об адресе устройства USB, а также о номере конечной точки, которой предназначена эта транзакция. Кроме того, в этом пакете хранится информация о типе транзакции (какие бывают типы мы еще обсудим, но чуть позже ). Data пакет – с ним все понятно, это данные, которые передают хост, либо конечная точка (зависит от типа транзакции). Последний пакет – Status – предназначен для проверки успешности получения данных.

Уже очень много раз прозвучало слово “пакет” применительно к интерфейсу USB, так что пора разобраться что он из себя представляет. Начнем с пакета Token:

Пакеты Token бывают трех типов:

  • In
  • Out
  • Setup
  • Start Of Frame

Пакет In сообщает нашему USB-устройству, что хост готов принять от него информацию. Пакет Out, напротив, сигнализирует о готовности и желании хоста поделиться информацией. Пакет Setup нужен для использования управляющих передач. Ну а пакет Start Of Frame используется для того, чтобы инициировать начало кадра.

Вот к чему я это рассказал… В зависимости от типа пакета значение поля PID в Token пакете может принимать следующие значения:

  • Token пакет типа OUT – PID = 0001
  • Token пакет типа IN – PID = 1001
  • Token пакет типа SETUP – PID = 1101
  • Token пакет типа SOF – PID = 0101

Переходим к следующей составной части пакета Token – поля Address и Endpoint – в них содержатся адрес USB устройства и номер конечной точки, которой предназначена транзакция.

Ну и поле CRC – это контрольная сумма, с этим понятно.

Тут есть еще один важный момент. PID включает в себя 4 бита, но при передаче они дополняются еще 4-мя битами, которые получаются путем инвертирования первых 4-ых бит.

Итак, на очереди Data пакет – то есть пакет данных:

Тут все в принципе так же, как и в пакете Token, только вместо адреса устройства и номера конечной точки здесь у нас передаваемые данные.

Осталось нам рассмотреть Status пакеты и пакеты SOF:

Тут PID может принимать всего лишь два значения:

  • Пакет принят корректно – PID = 0010
  • Ошибка при приеме пакета – PID = 1010

И, наконец, Start Of Frame пакеты:

Здесь видим новое поле Frame – оно содержит в себе номер передаваемого кадра.

Давайте в качестве примера рассмотрим процесс записи данных в USB-устройство. То есть рассмотрим пример структуры кадра записи.

Кадр, как вы помните состоит из транзакций и  имеет следующий вид:

Что представляют из себя все эти транзакции? Сейчас разберемся! Транзакция SETUP:

Транзакция OUT:

Аналогично при чтении данных из USB-устройства кадр выглядит так:

Транзакцию SETUP мы уже видели, посмотрим на транзакцию IN:

Как видите, все эти транзакции имеют такую структуру, как мы обсуждали выше

В общем, думаю достаточно на сегодня. Довольно-таки длинная статья получилась, в ближайшее время обязательно попробуем реализовать интерфейс USB на практике!

Похожие записи:

Освещение в комнате без люстры и без бра Варианты освещения комнаты с натяжным потолком: способы подсветки, фото Заземление в частном доме: как сделать правильно своими руками Последовательный кроссовер Надписи на автоматических выключателях Виды зенитных фонарей и требования к их проектированию и монтажу