USB – magistrală universală în serie

Logo-ul interfeţei USB

Portul USB se foloseşte mai ales pentru conectarea calculatoarelor la dispozitivele periferice, cum ar fi tastaturi, mouse-uri, echipamente multimedia sau discuri externe. Totuşi, acesta este folosit şi în cadrul altor dispozitive la care trebuie neapărat să se conecteze echipamente auxiliare. Ca un exemplu ar fi înregistratorul de imagine de la camerele industriale. Deseori acest echipament este prevăzut cu mai multe conexiuni USB pentru conectarea memoriilor externe sau a unui mouse, pentru a facilita utilizarea meniului înregistratorului. La fel este în cazul routerelor Wi-Fi cu un port USB adiţional, care permite conectarea unei imprimante (şi care atunci devine imprimantă de reţea).

Conectori populari pentru USB: de la stânga USB de tip A, mini USB de tip B şi micro USB de tip B

Principalul avantaj al portului USB în afara universalităţii este posibilitatea de utilizare a acestuia imediat după conectare. Funcţia Plug and Play (conectează şi utilizează) face ca dispozitivul conectat prin portul USB să fie identificat imediat, fără a fi nevoie ca utilizatorul să intervină în configuraţia hardware. Dispozitivele periferice pot fi conectate şi deconectate fără oprirea sau repornirea unităţii principale.

În calculatoare, portul USB serveşte ca interfaţă de comunicaţie primară cu alte dispozitive externe. Deşi, de obicei există mai multe porturi în cadrul unui calculator, toate sunt gestionate de un singur controler numit host (gazdă). Comunicarea prin portul USB necesită exact un singur host (gazdă); prin urmare, conectarea directă a două calculatoare nu este posibilă. Uneori apar situaţii când numărul de porturi este insuficient. Atunci poate fi folosit un distribuitor special – concentrator (de obicei cunoscut sub numele de hub). Arhitectura de interfaţă a USB datorită concentratoarelor permite teoretic conectarea a până la 127 de dispozitive, inclusiv hub-uri. În practică va rezulta că acest număr este mult mai mic.

Trebuie să vă informăm asupra faptului că există două tipuri de concentratoare:

Interfaţa USB a fost modificată şi îmbunătăţită de-a lungul anilor. În momentul de faţă – luând în considerare viteza de transmisie – standardul USB poate fi clasificat în trei categorii:

USB 1.0 / 1.1

Prima generaţie de interfaţă USB permitea un transfer de numai 1,5 Mb/s (mai puţin de 0,2 megabiţi pe secundă). Adiţional, aceste interfeţe aveau multe defecte şi creau probleme. Nu exista posibilitatea de utilizare a unui prelungitor USB, iar lungimea cablului era foarte limitată. Numai după ce a fost implementat noul standard 1.1, anumite probleme au fost eliminate şi s-a îmbunătăţit calitatea de transmitere a datelor la 12 Mb/s (1,5 megabiţi pe secundă).

USB 2.0 (Hi-Speed)

În prezent este foarte popular standardul a cărui viteză de transmisie a datelor este de 480 Mb/s (adică 60 megabiţi pe secundă). În practică totuşi viteza de inscripţionare este de aproximativ 25–30 MB/s, iar de citire 30–42 MB/s, deoarece transferul de informaţii are loc în ambele direcţii alternativ (half-duplex). În comparaţie cu standardul precedent, această soluţie a fost cu adevărat revoluţionară. Totuşi – din cauza popularităţii în creştere a dispozitivelor USB a fost creat un nou standard.

USB 3.0 / 3.1 (SuperSpeed)

Viteza maximă teoretică pentru transmisia de date este de 5Gb/s pentru standardul 3.0 şi 10 Gb/s pentru standardul 3.1. Transmisia se execută către ambele părţi concomitent (full-duplex). Echipamentul poate utiliza o energie de până la 900mA. În plus, cablul cu standard SuperSpeed este prevăzut cu două perechi de cabluri ecranate.

După cum se vede, în doar 20 de ani de la introducerea standardului USB caracteristica acestuia a fost modificată radical. Ce este foarte important – fiecare standard este compatibil (conform) cu toate standardele anterioare. De aceea, oricând cineva vă spune că interfaţa USB este universală, acest fapt este în continuare actual.

În momentul actual se folosesc mai multe tipuri de mufe şi porturi, dar de obicei cablurile au la capătul lor cel mai popular conector USB-A (Fig. 1).

Fig. 1. Cel mai popular conector – USB-A

De cealaltă parte a cablului USB se poate găsi unul din următorii conectori:

Conector USB-B – utilizat frecvent la conectarea imprimantelor sau a scanerelor.

Conector mini USB-B – folosit la conectarea şi încărcare echipamentelor electronice mai mici, cum ar fi: telefoane, căşti Bluetooth, playere media portabile (în prezent utilizate din ce în ce mai rar).

Conector micro USB-B – folosit în prezent cel mai des la conectarea de tablete, smartphone-uri şi alte dispozitive care utilizează un conector mini USB.

Fiecare dintre conectorii indicaţi mai sus intră doar în mufa de acelaşi tip. Adiţional, fiecare conector are echivalentul său în varianta A, dar acestea nu sunt la fel de populare şi sunt rareori folosite. Desigur, cablul USB poate fi prevăzut cu un conector de tip tată dintr-o parte şi un conector mamă la celălalt capăt. Atunci avem de-a face cu un simplu prelungitor USB de o anumită lungime, care este disponibil şi în oferta companiei Delta: 1,5 m, 3 m sau 5 m (Fig. 2).

Fig. 2. Prelungitor USB

Cum am menţionat deja, în afara transmisiei, porturile USB se folosesc şi ca sursă de alimentare. Sursa este necesară pentru alimentarea fiecărui echipament conectat la port. Majoritatea telefoanelor mobile contemporane au o conexiune micro-USB, care se foloseşte atât pentru transmiterea datelor cât şi la încărcarea bateriei telefonului. Tensiunea la portul USB este de 5 V, deşi specificaţia indică intervalul de 4,75 şi 5,25 V.

Mai jos vă prezentăm marcare pinilor din conectori (Fig. 3), iar în tabel vă indicăm caracteristicile şi culorile fiecărui fir.

Fig. 3. Marcarea pinilor pe conexiunile USB populare

USB 1.0 / 2.0:

USB 3.0:

În prezent, multe aparate mici electronice sunt adaptate la tensiunea de alimentare de 5 V, adică la fel ca şi un port USB. În oferta companiei Delta veţi găsi încărcătoare de la reţea cu ieşire USB sau port micro-USB cu o sursă de curent de 1 A sau 2 A, adică mult mai mult decât se poate obţine de la un port USB de pe calculator.

O noutate în cadrul standardului USB 3.1 este introducerea conexiunii de tip C. În timp ce versiunile anterioare erau compatibile cu standardele anterioare, noua ediţie a acestui conector iese în afara acestui standard. În afara dimensiunilor diferite (tipul C este mult mai mic) a fost utilizată o anumită inovaţie. Conectorul se poate introduce în slot din orice parte, nu ca în cazul variantelor anterioare – numai dintr-o singură parte. Mai mult decât atât, prin această interfaţă va fi posibilă alimentarea dispozitivelor consumatoare de energie până la 100 W. Debitul enorm şi o gamă largă de utilizări, face ca – probabil şi în curând – va fi posibil să se transfere printr-un singur cablu semnalul la un monitor cu rezoluţii uriaşe şi în acelaşi timp, să se asigure alimentarea acestuia prin acelaşi cablu, ceea ce poate fi o concurenţă serioasă pentru standardul HDMI.