Войти
 Сертифицированный логотип USB | |||
| Тип | Bus | ||
|---|---|---|---|
| Designer | |||
| Designed | январь 1996 г.; 24 года назад (1996-01) | ||
| Произведено | С мая 1996 года | ||
| Заменено | Последовательный порт, параллельный порт, игровой порт, Apple Desktop Bus, порт PS / 2 и FireWire (IEEE 1394) | ||
| Длина | 2–5 м ( 6 футов 7 дюймов - 16 футов 5 дюймов) (по категориям) | ||
| Ширина |
| ||
| Высота |
| ||
| с возможностью горячей замены | Да | ||
| Внешний | Да | ||
| Кабель |
| ||
| Контакты |
| ||
| Разъем | Уникальный | ||
| Сигнал | 5 В DC | ||
| Макс. напряжение |
| ||
| Макс. ток |
| ||
| Сигнал данных | Пакетные данные, определенные спецификациями | ||
| Ширина | 1 бит | ||
| Битрейт | В зависимости в режиме. Полудуплекс (USB 1.x и USB 2.0 ):. 1,5; 12; 480 Мбит / с. Полнодуплексный (USB 3.x и USB4 ):. 5000; 10000; 20000; 40000 Мбит / с. | ||
| Макс.. устройства | 127 | ||
| Протокол | Последовательный | ||
 | |||
| Разъем USB-A (слева) и разъем USB-B (справа) | |||
| Контакт 1 | VШина (+ 5 В) | ||
| Контакт 2 | Данные - | ||
| Контакт 3 | Данные + | ||
| Контакт 4 | Земля | ||
USB-A 3.1 Gen 1 (3.0, также позже переименованный в USB 3.2 Gen 1) порты универсальная последовательная шина (USB ) - это промышленный стандарт, который устанавливает спецификации для кабелей и разъемов и протоколов для подключения, связи и d источник питания (интерфейс ) между компьютерами, периферийными устройствами и другими компьютерами. Существует большое количество USB-оборудования, включая одиннадцать различных разъемов, из которых USB-C является самым последним.
Выпущенный в 1996 году стандарт USB в настоящее время поддерживается Форумом разработчиков USB (USB-IF). Было четыре поколения спецификаций USB: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x и USB4.
USB был разработан для стандартизации подключения периферийных устройств к персональным компьютерам, как для обмена данными, так и для подачи электроэнергии. Он в значительной степени заменил интерфейсы, такие как последовательные порты и параллельные порты, и стал обычным явлением для широкого круга устройств. Примеры периферийных устройств, подключаемых через USB, включают компьютерные клавиатуры и мыши, видеокамеры, принтеры, портативные медиаплееры, дисководы и сетевые адаптеры.
USB-разъемы все чаще заменяют другие типы зарядных кабелей портативных устройств.
Этот раздел предназначен для быстрой идентификации USB-розеток (розеток) на оборудовании. Дальнейшие схемы и обсуждение вилок и розеток можно найти в основной статье выше.
| Разъемы | USB 1.0. 1996 | USB 1.1. 1998 | USB 2.0. 2001 | USB 2.0. Пересмотренный | USB 3.0. 2011 | USB 3.1. 2014 | USB 3.2. 2017 | USB4. 2019 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Скорость передачи данных | 1,5 Мбит / с | 1,5 Мбит / с. (низкая скорость). 12 Мбит / с. ( Полная скорость) | 1,5 Мбит / с. (низкая скорость). 12 Мбит / с. (полная скорость). 480 Мбит / с. (высокая скорость) | 5 Гбит / с. (SuperSpeed) | 10 Гбит / с. (SuperSpeed +) | 20 Гбит / с. (SuperSpeed +) | 40 Гбит / с. (SuperSpeed + и Thunderbolt 3) | |||
| Стандартный | A | Тип A.  | Тип A.  | Устарело | ||||||
| B | Тип B.  | Тип B.  | Устарело | |||||||
| C | НЕТ | Тип C (увеличенный).  | ||||||||
| Mini | A | Н / Д | Mini A.  | Не рекомендуется | ||||||
| B | Mini B.  | |||||||||
| AB | Н / Д | Mini AB.  | ||||||||
| Micro | A | Н / Д | ||||||||
| B | Н / Д | Micro B.  | Micro B.  | Устарело | ||||||
| AB | Micro AB.  | Устаревший | ||||||||
| Разъемы | США B 1.0. 1996 | USB 1.1. 1998 | USB 2.0. 2001 | USB 2.0. Revised | USB 3.0. 2011 | USB 3.1. 2014 | USB 3.2. 2017 | USB4. 2019 | ||
Универсальная последовательная шина была разработана для упрощения и улучшения интерфейса между персональными компьютерами и периферийными устройствами по сравнению с ранее существовавшими стандартными или специализированными частными интерфейсами.
С точки зрения пользователя компьютера, интерфейс USB упрощает использование в несколько способов:
Стандарт USB также обеспечивает множество преимуществ для производителей оборудования и разработчиков программного обеспечения, в частности, в относительной простоте реализации:
Как и все стандарты, конструкция USB имеет несколько ограничений:
Для разработчика продукта использование USB требует реализации сложной протокол и подразумевает "интеллектуальный" контроллер в периферийном устройстве. Разработчики USB-устройств, предназначенных для публичной продажи, обычно должны получить USB-идентификатор, который требует от них уплаты взноса Форуму разработчиков USB. Разработчики продуктов, использующих спецификацию USB, должны подписать соглашение с форумом разработчиков. Использование логотипов USB на продукте требует ежегодной оплаты и членства в организации.
Базовый логотип трезубца USB 
Логотип трезубца USB4 40 Гбит / с 
Логотип USB на голове стандартный разъем USB-A Группа из семи компаний начала разработку USB в 1994 году: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Nortel. Цель заключалась в том, чтобы существенно упростить подключение внешних устройств к ПК за счет замены множества разъемов на задней панели ПК, решения проблем удобства использования существующих интерфейсов и упрощения конфигурации программного обеспечения всех устройств, подключенных к USB, а также обеспечения большего скорости передачи данных для внешних устройств. Аджай Бхатт и его команда работали над стандартом в Intel; первые интегральные схемы с поддержкой USB были произведены Intel в 1995 году.
Исходная спецификация USB 1.0, представленная в январе 1996 года, определяла скорость передачи данных 1,5 Мбит / с Низкая скорость и полная скорость 12 Мбит / с. В предварительных проектах требовалась односкоростная шина 5 Мбит / с, но низкая скорость была добавлена для поддержки недорогих периферийных устройств с не экранированными кабелями, что привело к раздельному дизайну с передачей данных 12 Мбит / с. скорость, предназначенная для высокоскоростных устройств, таких как принтеры и дисководы гибких дисков, и более низкая скорость 1,5 Мбит / с для устройств с низкой скоростью передачи данных, таких как клавиатуры, мыши и джойстики. Microsoft Windows 95, OSR 2.1 предоставила OEM-поддержку устройств в августе 1997 года. Первой широко используемой версией USB была версия 1.1, выпущенная в сентябре 1998 года. Apple Inc. iMac был первым массовым продуктом с USB, и успех iMac популяризировал сам USB. Следуя дизайнерскому решению Apple удалить все устаревшие порты из iMac, многие производители ПК начали создавать устаревшие ПК, что привело к расширению рынка ПК с использованием USB в качестве стандарта.
Спецификация USB 2.0 была выпущена в апреле 2000 года и ратифицирована Форумом разработчиков USB (USB-IF) в конце 2001 года. Hewlett-Packard, Intel, Lucent Technologies (теперь Nokia), NEC и Philips совместно возглавили инициативу по разработке более высокой скорости передачи данных, в результате чего скорость передачи данных достигла 480 Мбит / с, что в 40 раз быстрее, чем оригинальная спецификация USB 1.1.
Спецификация USB 3.0 была опубликована 12 ноября 2008 года. Ее основными целями были увеличение скорости передачи данных (до 5 Гбит / с), снижение энергопотребления, увеличение выходной мощности, и быть обратно совместимым с USB 2.0. USB 3.0 включает новую, более высокоскоростную шину SuperSpeed параллельно с шиной USB 2.0. По этой причине новую версию также называют SuperSpeed. Первые устройства с интерфейсом USB 3.0 были представлены в январе 2010 года.
По состоянию на 2008 год на мировом рынке было около 6 миллиардов портов и интерфейсов USB, и около 2 миллиардов продавались ежегодно.
Спецификация USB 3.1 была опубликована в июле 2013 года.
В декабре 2014 года USB-IF представила спецификации USB 3.1, USB Power Delivery 2.0 и USB-C в IEC (TC 100 - Аудио, видео и мультимедийные системы и оборудование) для включения в международный стандарт IEC 62680 (интерфейсы универсальной последовательной шины для данных и питания), который в настоящее время основан на USB 2.0.
Спецификация USB 3.2 была опубликована в сентябре 2017 года.
выпущенный в январе 1996 года, USB 1.0 обеспечивал скорость передачи данных 1,5 Мбит / с (низкая пропускная способность или низкая пропускная способность). Скорость) и 12 Мбит / с (полная скорость). Он не позволял использовать удлинительные кабели или сквозные мониторы из-за ограничений по времени и мощности. На рынке появилось несколько USB-устройств, пока в августе 1998 года не был выпущен USB 1.1. USB 1.1 был самой ранней версией, которая получила широкое распространение и привела к тому, что Microsoft назвала «ПК без устаревших версий ".
Ни USB 1.0, ни 1.1. указал дизайн для любого разъема, меньшего, чем стандартный тип A или тип B. Хотя многие конструкции для миниатюрных разъемов типа B появились на многих периферийных устройствах, соответствие стандарту USB 1.x затруднялось из-за того, что периферийные устройства с миниатюрными разъемами рассматривались как будто они имел привязанное соединение (то есть: отсутствие вилки или розетки на периферийном конце). Не было известного миниатюрного разъема типа A, пока он не появился в USB 2.0 (версия 1.01).
Hi- Логотип Speed USB 
Плата расширения USB 2.0 PCI USB 2.0 была выпущена в апреле 2000 г., добавив более высокую максимальную скорость передачи сигналов 480 Мбит / с ( 60 МБ / с) с именем High Speed или High Bandwidth, в дополнение к скорости передачи сигналов USB 1.x Full Speed, равной 12 Мбит / с.
Изменения в спецификации USB были внесены в Уведомления об изменениях в технических решениях (ECN). Наиболее важные из этих ECN включены в пакет спецификаций USB 2.0, доступный на USB.org :
Логотип SuperSpeed USB Спецификация USB 3.0 была выпущена 12 ноября 2008 г., и ее управление было перенесено с USB 3.0 Promoter G на форуме разработчиков USB (USB-IF), о чем было объявлено 17 ноября 2008 года на конференции разработчиков SuperSpeed USB.
USB 3.0 добавляет режим передачи данных SuperSpeed с соответствующими обратно совместимыми вилками, розетками и кабелями. Вилки и розетки SuperSpeed обозначены четким логотипом и синими вставками в розетках стандартного формата.
Шина SuperSpeed обеспечивает режим передачи с номинальной скоростью 5,0 Гбит / с в дополнение к трем существующим режимам передачи. Его эффективность зависит от ряда факторов, включая кодирование физических символов и служебные данные канального уровня. При скорости передачи сигналов 5 Гбит / с с кодировкой 8b / 10b каждому байту требуется 10 бит для передачи, поэтому исходная пропускная способность составляет 500 МБ / с. Когда учитываются управление потоком, кадрирование пакетов и служебные данные протокола, вполне реально передать приложению 400 МБ / с (3,2 Гбит / с) или более. Связь полнодуплексная в режиме передачи SuperSpeed; более ранние режимы являются полудуплексными и регулируются хостом.
Устройства с низким и высоким энергопотреблением продолжают работать с этим стандартом, но устройства, использующие SuperSpeed, могут использовать увеличенный доступный ток от 150 мА до 900 мА, соответственно.
USB 3.1, выпущенный в июле 2013 года, имеет два варианта. Первая сохраняет режим передачи данных USB 3.0 SuperSpeed и обозначена как USB 3.1 Gen 1, а вторая версия представляет новый режим передачи SuperSpeed + под этикеткой USB 3.1 Gen 2. SuperSpeed + удваивает максимальную скорость передачи данных до 10 Гбит / с, снижая при этом накладные расходы на кодирование строк до 3% за счет изменения схемы кодирования на 128b / 132b.
USB 3.2, выпущенный в сентябре 2017 г. USB 3.1 SuperSpeed и SuperSpeed +, но предлагает два новых режима передачи данных SuperSpeed + через разъем USB-C со скоростью передачи данных 10 и 20 Гбит / с (1,25 и 2,5 ГБ / с). Увеличение пропускной способности является результатом многополосной работы по существующим проводам, которые были предназначены для триггерных возможностей разъема USB-C.
USB 3.0 также представил протокол UASP, который обычно обеспечивает более высокую скорость передачи, чем протокол BOT (Bulk-Only-Transfer).
Начиная со стандарта USB 3.2, USB-IF представил новую схему именования. Чтобы помочь компаниям в брендинге различных режимов передачи данных, USB-IF рекомендовал обозначать режимы передачи 5, 10 и 20 Гбит / с как SuperSpeed USB 5 Гбит / с, SuperSpeed USB 10 Гбит / с и SuperSpeed USB 20 Гбит / с соответственно:
| Спецификация | Имя | Предыдущее название | Маркировка USB-IF | Скорость передачи данных | Скорость передачи | Логотип |
|---|---|---|---|---|---|---|
| USB 3.0 | USB 3.2 Gen 1 | USB 3.1 Gen 1 | SuperSpeed USB 5 Гбит / с | 5 Гбит / с | 500 МБ / с |  |
| USB 3.1 | USB 3.2 Gen 2 | USB 3.1 Gen 2 | SuperSpeed USB 10 Гбит / с | 10 Гбит / с | 1,21 ГБ / с |  |
| USB 3.2 | USB 3.2 Gen 2 × 2 | Н / Д | SuperSpeed USB 20 Гбит / с | 20 Гбит / с | 2,42 ГБ / с |  |
Логотип сертифицированного USB4 40 Гбит / с Спецификация USB4 была выпущена 29 августа 2019 года на форуме USB Implementers Forum.
USB4 основан на Спецификация протокола Thunderbolt 3. Он поддерживает пропускную способность 40 Гбит / с, совместим с Thunderbolt 3 и обратно совместим с USB 3.2 и USB 2.0. Архитектура определяет метод динамического совместного использования одного высокоскоростного канала с несколькими типами конечных устройств, который лучше всего обслуживает передачу данных по типу и приложению.
В спецификации USB4 указано, что следующие технологии должны поддерживаться USB4:
| Соединение | Обязательно для | Примечания | ||
|---|---|---|---|---|
| host | концентратор | устройство | ||
| USB 2.0 (480 Мбит / с) | Да | Да | Да | В отличие от другие функции - которые используют мультиплексирование высокоскоростных каналов - USB 2.0 через USB-C использует собственную дифференциальную пару проводов. |
| USB4 Gen 2x2 (20 Гбит / с) | Да | Да | Да | Устройство с маркировкой USB 3.0 все еще работает через хост или концентратор USB4 как устройство USB 3.0. Требования к устройствам поколения 2x2 применяются только к новым устройствам с маркировкой USB4. |
| USB4 Gen 3x2 (40 Гбит / с) | No | Да | Нет | |
| DisplayPort | Да | Да | No | Согласно спецификации требуется, чтобы хосты и концентраторы поддерживают альтернативный режим DisplayPort. |
| Связь между хостами | Да | Да | Н / Д | Соединение, подобное LAN, между двумя узлами. |
| PCI Express | No | Да | No | Функция PCI Express USB4 воспроизводит функциональность предыдущих версий спецификации Thunderbolt. |
| Thunderbolt 3 | No | Да | No | Thunderbolt 3 использует кабели USB-C; спецификация USB4 позволяет хостам и устройствам и требует, чтобы концентраторы поддерживали совместимость со стандартом с использованием альтернативного режима Thunderbolt 3. |
| Другие альтернативные режимы | No | No | Нет | Продукты USB4 могут опционально предлагать взаимодействие с HDMI, MHL и VirtualLink Альтернативными режимами. |
На CES 2020, USB-IF и Intel заявили о своем намерении разрешить продукты USB4, которые поддерживают все дополнительные функции, как продукты Thunderbolt 4. Ожидается, что первыми продуктами, совместимыми с USB4, будут серия процессоров Intel Tiger Lake и серия процессоров AMD Zen 3, выпуск которых запланирован на конец 2020 года. 69>
| Имя | Дата выпуска | Максимальная скорость передачи | Примечание |
|---|---|---|---|
| USB 0.7 | 11 ноября 1994 г. | ? | Предварительная версия |
| USB 0.8 | декабрь 1994 г. | ? | Предварительная версия |
| USB 0.9 | 13 апреля 1995 г. | Полная скорость (12 Мбит / с) | Предварительная версия |
| USB 0.99 | Август 1995 г. | ? | Предварительная версия |
| USB 1.0-RC | Ноябрь 1995 г. | ? | Релиз-кандидат |
| USB 1.0 | 15 января 1996 г. | Полная скорость (12 Мбит / с), Низкая скорость (1,5 Мбит / с) | |
| USB 1.1 | август 1998 г. | ||
| USB 2.0 | апрель 2000 г. | высокоскоростной (480 Мбит / с) | |
| USB 3.0 | ноябрь 2008 | Superspeed USB (5 Гбит / с) | Также упоминается как USB 3.1 Gen 1 и USB 3.2 Gen 1 × 1 |
| USB 3.1 | Июль 2013 г. | Superspeed + USB (10 Гбит / с) | Включает новый USB 3.1 Gen 2, также названный USB 3.2 Gen 2 × 1 в более поздних спецификациях |
| USB 3.2 | Август 2017 | Superspeed + USB, двухканальный (20 Гбит / с) | Включает новые многоканальные режимы USB 3.2 Gen 1 × 2 и Gen 2 × 2 |
| USB4 | Август 2019 | 40 Гбит / с (2-полосная) | Включает новые режимы USB4 Gen 2 × 2 (кодирование 64b / 66b) и Gen 3 × 2 (кодирование 128b / 132b) и представляет маршрутизацию USB4 для туннелирования трафика USB3.x, DisplayPort 1.4a и PCI Express и передачи между хостами на основе протокола Thunderbolt 3 |
| Название выпуска | Выпуск дата | Макс. питание | Примечание |
|---|---|---|---|
| USB для зарядки аккумулятора 1.0 | 2007-03-08 | 5 В,? A | |
| Зарядка аккумулятора USB 1.1 | 2009-04-15 | 5 В, 1,8 A | Стр. 28, Таблица 5–2, но с ограничением в пункте 3.5. В обычном порту USB 2.0 стандарта A, только 1,5 А. |
| USB для зарядки аккумулятора 1,2 | 07.12.2010 | 5 В, 5 А | |
| USB-питание версия 1.0 (версия 1.0) | 2012-07-05 | 20 В, 5 A | Использование протокола FSK при питании от шины (V BUS) |
| USB Power Delivery, версия 1.0 (версия 1.3) | 11.03.2014 | 20 В, 5 A | |
| USB Type-C rev1.0 | 2014-08- 11 | 5 В, 3 A | Новая спецификация разъема и кабеля |
| USB Power Delivery, версия 2.0 (версия 1.0) | 11.08.2014 | 20 В, 5 A | Использование протокола BMC по каналу связи (CC) на кабелях USB-C. |
| USB Type-C rev1.1 | 03.04.2015 | 5 В, 3 А | |
| USB Power Delivery, версия 2.0 (версия 1.1) | 2015-05-07 | 20 В, 5 А | |
| Тип USB- C rev1.2 | 25.03.2016 | 5 В, 3 A | |
| USB Power Delivery, версия 2.0 (версия 1.2) | 25.03.2016 | 20 В, 5 А | |
| USB Power Delivery, версия 2.0 (версия 1.3) | 2017-01-12 | 20 В, 5 A | |
| USB Power Delivery, версия 3.0 (версия 1.1) | 2017-01-12 | 20 В, 5 А | |
| USB Type-C rev1.3 | 14.07.2017 | 5 В, 3 A | |
| USB Power Delivery, версия 3.0 (версия 1.2) | 2018-06-21 | 20 В, 5 A | |
| USB Type-C rev1.4 | 2019-03-29 | 5 В, 3 A | |
| USB Type-C rev2.0 | 2019-08-29 | 5 В, 3 A | Включение USB4 через разъемы USB Type-C и кабели. |
| USB Power Delivery версии 3.0 (версия 2.0) | 2019-08-29 | 20 В, 5 А |
Система USB состоит из хост с одним или несколькими нисходящими портами и множеством периферийных устройств, образующих многоуровневую топологию «звезда». Могут быть включены дополнительные USB-концентраторы, что позволяет использовать до пяти уровней. Хост USB может иметь несколько контроллеров, каждый с одним или несколькими портами. К одному хост-контроллеру можно подключить до 127 устройств. USB-устройства подключаются последовательно через концентраторы. Концентратор, встроенный в хост-контроллер, называется корневым концентратором.
USB-устройство может состоять из нескольких логических подустройств, которые называются функциями устройства. Составное устройство может обеспечивать несколько функций, например, веб-камеру (функция видеоустройства) со встроенным микрофоном (функция аудиоустройства). Альтернативой этому является составное устройство , в котором хост назначает каждому логическому устройству отдельный адрес, и все логические устройства подключаются к встроенному концентратору, который подключается к физическому USB-кабелю.
Конечные точки USB находятся на подключенном устройстве: каналы, ведущие к хосту, называются конвейерами. Связь USB-устройства основана на конвейерах (логических каналах). Канал - это соединение от хост-контроллера к логическому объекту в устройстве, называемое конечной точкой . Поскольку каналы соответствуют конечным точкам, эти термины иногда используются как синонимы. Каждое USB-устройство может иметь до 32 оконечных устройств (16 входных и 16 выходных), хотя их бывает редко. Конечные точки определяются и нумеруются устройством во время инициализации (период после физического соединения, называемый «перечислением») и поэтому являются относительно постоянными, тогда как каналы могут открываться и закрываться.
Существует два типа канала: поток и сообщение.
Когда хост начинает передачу данных, он отправляет Пакет TOKEN, содержащий конечную точку, заданную кортежем из (device_address, endpoint_number). Если передача осуществляется от хоста к конечной точке, хост отправляет пакет OUT (специализация пакета TOKEN) с желаемым адресом устройства и номером конечной точки. Если данные передаются от устройства к хосту, хост вместо этого отправляет пакет IN. Если конечная точка назначения является однонаправленной конечной точкой, направление, указанное производителем, не совпадает с пакетом TOKEN (например, указанное производителем направление - IN, а пакет TOKEN является пакетом OUT), пакет TOKEN игнорируется. В противном случае он будет принят, и транзакция данных может начаться. Двунаправленная конечная точка, с другой стороны, принимает пакеты как IN, так и OUT.
Два разъема USB 3.0 Standard-A (слева) и два разъема USB 2.0 Standard-A (справа) на передней панели компьютера Конечные точки сгруппированы в интерфейсы, и каждый интерфейс связан с одной функцией устройства. Исключением является нулевая конечная точка, которая используется для конфигурации устройства и не связана с каким-либо интерфейсом. Отдельная функция устройства, состоящая из независимо управляемых интерфейсов, называется составным устройством. Составное устройство имеет только один адрес устройства, потому что хост только назначает адрес устройства функции.
Когда USB-устройство впервые подключается к USB-хосту, запускается процесс нумерации USB-устройств. Перечисление начинается с отправки сигнала сброса на USB-устройство. Скорость передачи данных USB-устройства определяется во время сигнализации сброса. После сброса информация USB-устройства считывается хостом, и устройству назначается уникальный 7-битный адрес. Если устройство поддерживается хостом, загружаются драйверы устройств, необходимые для связи с устройством, и устройство устанавливается в настроенное состояние. Если USB-хост перезагружается, процесс перечисления повторяется для всех подключенных устройств.
Хост-контроллер направляет поток трафика к устройствам, поэтому ни одно USB-устройство не может передавать какие-либо данные по шине без явного запроса от хост-контроллера. В USB 2.0 хост-контроллер опрашивает шину на предмет трафика, обычно в режиме циклического перебора. Пропускная способность каждого USB-порта определяется меньшей скоростью USB-порта или USB-устройства, подключенного к порту.
Высокоскоростные концентраторы USB 2.0 содержат устройства, называемые трансляторами транзакций, которые выполняют преобразование между высокоскоростными шинами USB 2.0 и полными и низкоскоростными шинами. На концентратор или порт может быть один транслятор.
Поскольку на каждом хосте USB 3.0 есть два отдельных контроллера, устройства USB 3.0 передают и принимают со скоростью USB 3.0 независимо от того, какие устройства USB 2.0 или более ранние подключены к этому хосту. Скорость передачи данных для более ранних устройств устанавливается в прежнем порядке.
Функциональные возможности USB-устройства определяются кодом класса, отправляемым на USB-хост. Это позволяет хосту загружать программные модули для устройства и поддерживать новые устройства от разных производителей.
Классы устройств включают:
| Класс | Использование | Описание | Примеры или исключение |
|---|---|---|---|
| 00h | Устройство | Не указано | Класс устройства не указан, дескрипторы интерфейса используются для определения необходимых драйверов |
| 01h | Интерфейс | Аудио | Динамик, микрофон, звуковая карта, MIDI |
| 02h | И | Связь, и управление CDC | Модем, адаптер Ethernet, адаптер Wi-Fi, RS-232 последовательный адаптер. Used together with class 0Ah (CDC-Data, below) |
| 03h | Interface | Human interface device (HID) | Keyboard, mouse, joystick |
| 05h | Interface | Physical Interface Device (PID) | Force feedback joystick |
| 06h | Interface | Image (PTP /MTP ) | Webcam, scanner |
| 07h | Interface | Printer | Laser printer, inkjet printer, CNC machine |
| 08h | Interface | Mass storage (MSC or UMS) | USB flash drive, memory card reader, digital audio player, digital camera, external drive |
| 09h | Device | USB hub | Full bandwidth hub |
| 0Ah | Interface | CDC-Data | Used together with class 02h (Communications and CDC Control, above) |
| 0Bh | Interface | Smart Card | USB smart card reader |
| 0Dh | Interface | Content security | Fingerp rint reader |
| 0Eh | Interface | Video | Webcam |
| 0Fh | Interface | Personal healthcare device class (PHDC) | Pulse m onitor (часы) |
| 10h | Интерфейс | Аудио / видео (AV) | Веб-камера, ТВ |
| 11h | Устройство | Рекламный щит | Описывает альтернативные режимы USB-C, поддерживаемые устройством |
| DCh | Оба | Диагностическое устройство | Устройство проверки соответствия USB |
| E0h | Интерфейс | Беспроводной Контроллер | Адаптер Bluetooth, Microsoft RNDIS |
| EFh | Оба | Разное | ActiveSync устройство |
| FEh | Интерфейс | для конкретного приложения | IrDA Мост, класс тестирования и измерений (USBTMC), USB DFU (обновление прошивки устройства)) |
| FFh | Оба | Зависит от производителя | Указывает, что устройству требуются драйверы от производителя |
A флэш-накопитель, типичное запоминающее устройство USB. 
Схема подключения внешнего 2,5-дюймового жесткого диска SATA с интерфейсом USB 3.0. Запоминающее устройство USB класса (MSC или UMS) стандартизирует подключения к запоминающим устройствам. Первоначально предназначенный для магнитных и оптических приводов, он был расширен для поддержки флэш-накопителей . Он также был расширен для поддержки большого количества новых устройств, поскольку многими системами можно управлять с помощью знакомой метафоры манипулирования файлами в каталогах. Процесс создания нового устройства, похожего на знакомое, также известен как расширение. Возможность загрузки заблокированной записи SD-карты с помощью USB-адаптера особенно полезна для поддержания целостности и неизменяемого первоначального состояния загрузочного носителя.
Хотя с начала 2005 года большинство персональных компьютеров могут загружаться с запоминающих устройств USB, USB не предназначен в качестве основной шины для внутренней памяти компьютера. Однако преимущество USB заключается в возможности горячей замены, что делает его полезным для мобильных периферийных устройств, включая диски различных типов.
Некоторые производители предлагают внешние портативные жесткие диски USB или пустые корпуса для дисководов. Они предлагают производительность, сравнимую с внутренними дисками, ограниченную текущим количеством и типами подключенных USB-устройств, а также верхним пределом интерфейса USB. Другие конкурирующие стандарты для подключения внешних накопителей включают eSATA, ExpressCard, FireWire (IEEE 1394) и совсем недавно Thunderbolt.
Другое использование USB запоминающие устройства - это портативное выполнение программных приложений (таких как веб-браузеры и клиенты VoIP) без необходимости их установки на главный компьютер.
Протокол передачи мультимедиа (MTP) был разработан Microsoft для предоставления доступа более высокого уровня к файловой системе устройства, чем USB-накопитель, на уровне файлов, а не дисковых блоков. Он также имеет дополнительные функции DRM. MTP был разработан для использования с портативными медиаплеерами, но с тех пор он был принят в качестве основного протокола доступа к хранилищу в операционной системе Android начиная с версии 4.1 Jelly Bean, а также с Windows Phone. 8 (устройства Windows Phone 7 с использованием протокола Zune - эволюция MTP). Основная причина этого заключается в том, что MTP не требует монопольного доступа к устройству хранения, как это делает UMS, что устраняет потенциальные проблемы, если программа Android запрашивает хранилище, когда оно подключено к компьютеру. Главный недостаток заключается в том, что MTP не так хорошо поддерживает за пределами систем Windows.
Джойстики, клавиатуры, планшеты и другие устройства с интерфейсом пользователя (HID) также постепенно переходят с разъемов MIDI и игрового порта ПК на USB.
USB-мыши и клавиатуру обычно можно использовать со старыми компьютерами, имеющими разъемы PS / 2 с помощью небольшого адаптера USB-PS / 2. Для мышей и клавиатур с поддержкой двух протоколов можно использовать адаптер, не предоставлено логической схемы : USB-оборудование в клавиатуре или мыши предназначено для определения, подключенного ли оно к порту USB или PS / 2 и обменивайтесь данными с помощью соответствующего протокола. Также существуют преобразователи, которые подключают клавиатуру и мышь PS / 2 (обычно по одной каждой из них) к USB-порту. Эти устройства включают систему две конечные точки HID и используют микроконтроллер для выполнения двунаправленной трансляции данных между двумя стандартами.
Обновление прошивки устройства (DFU) - это не зависящий от производителя и устройства механизм обновления прошивки USB-устройств с улучшенными версиями, предоставляющими их производителями., предлагая (например) способ развертывания исправлений ошибок прошивки. Во время операции обновления прошивки USB-устройство меняет свой рабочий режим, становящимся устройством становления программатором PROM. Любой класс USB-устройств может реализовать эту возможность, следуя официальным спецификациям DFU.
DFU также может дать пользователю свободу прошивки USB-устройств с альтернативной прошивкой. Одним из следствий этого является то, что USB-устройство после повторной прошивки может действовать как различные неожиданные типы устройств. Например, USB-устройство, продавец намеревается просто флэш-накопителем, может «подделать» устройство ввода, такое как клавиатура. См. BadUSB.
Рабочая группа по USB-устройствам разработала спецификации для потокового аудио, и были реализованы стандарты для использования в классах аудио, таких как микрофоны, гарнитуры, телефоны, музыкальные инструменты и т. д. DWG опубликовал три версии спецификаций аудиоустройств: Audio 1.0, 2.0 и 3.0, называемых «UAC» или «ADC».
UAC 2.0 представил поддержку High Speed USB (в дополнение к полной скорости), обеспечивающий большую полосу пропускания для многоканальных интерфейсов, большую частоту дискретизации, большую внутреннюю задержку и 8-кратное улучшение разрешения по времени в синхронном и адаптивном режимах. UAC2 также вводит концепцию доменов часов, которая предоставляет хосту информацию о том, какие входные и выходные терминалы получают свои часы из одного и того же источника, а также улучшенную поддержку кодировок звука, таких как DSD, звуковые эффекты, канал кластеризация, пользовательские элементы управления и описания устройств.
UAC 3.0 в первую очередь вводит улучшение для портативных устройств, как снижение энергопотребления за счет пакетной передачи данных и более частого пребывания в режиме низкого энергопотребления, а также домены мощности для различных компонентов устройства, что позволяет отключить их, когда они не используются.
Устройство UAC 1.0 по-прежнему широко распространены из-за их кроссплатформенной совместимости без драйверов, а также частично из-за неспособность Microsoft реализовать UAC 2.0 в течение более чем десяти лет после его публикации, наконец, добавив поддержку Windows 10 через Creators Update 20 марта 2017 года. UAC 2.0 также поддерживается MacOS, iOS и Linux, однако Andro id также реализует только подмножество UAC 1.0.
USB обеспечивает три изохронных (с фиксированной пропускной способностью) типа синхронизации, все используемые аудиоустройствами:
В то время как спецификация USB описывала использование асинхронного режима в «недорогих динамиках» и адаптивного режима в «цифровых динамиках высокого класса», противоположное восприятие существует в мире hi-fi, где рекламируется асинхронный режим. как функция, а адаптивные / синхронные режимы имеют плохую репутацию. Реально все виды могут быть качественными или низкокачественными, в зависимости от качества их разработки и области применения. Преимущество асинхронного режима состоит в том, что он не связан с часами компьютера, но недостатком является необходимость преобразования частоты дискретизации при объединении нескольких источников.
Коннекторы, выступы USB, ряд основных целей USB и отражают у, извлеченные из множества коннекторов, используемых компьютерной промышленностью. Гнездовой соединитель, установленный на хосте или устройстве, называется розеткой, штекерный соединитель, прикрепленный к кабелю, называется вилкой. Официальные документы спецификации USB также определяют термин «штекер» для обозначения и «розетка» для обозначения розетки.
Стандартная вилка USB Type-A. Это один из типов разъема USB.. Из-за конструкции трудно вставить вилку USB в розетку неправильно. Спецификация USB требует, чтобы вилка кабеля и розетка были помечены, чтобы пользователь мог определить правильную ориентацию. Однако штекер USB-C двусторонний. USB-кабели и небольшие USB-устройства удерживаются на месте за счет усилий, исходящего из гнезда, без винтов, зажимов или поворотных кнопок, как в некоторых разъемах.
Разные вилки A и B предотвращают случайное подключение двух источников питания. Часть этой направленной топологии теряется с появлением многоцелевых USB-подключений (таких как USB On-The-Go в смартфонах и маршрутизаторах Wi-Fi с питанием от USB), которые требуют A- к A, B к B, а иногда и Y / разветвителю.
Количество типов-разъемов увеличивалось по мере развития спецификации. В исходной спецификации USB продвижение вилки и розетки стандарта A и B. Разъемы были разными, поэтому пользователи не могли подключить одну розетку компьютер к другому. Контакты данных в стандартных разъемах утоплены по с контактами питания. Некоторые устройства работают в разных режимах в зависимости от того, установлено ли соединение для передачи данных. Зарядные устройства док-станции питания и включают в себя хост-устройство или контакты для передачи данных, что позволяет любому устройству USB-устройства заряжаться или работать от стандартного USB-кабеля. Кабели для зарядки подключения питания, но не данных. В кабеле, предназначенном только для зарядки, провода закорочены на конце устройства, в противном случае устройство может отклонить зарядное устройство как неподходящее.
Разнообразные USB-кабели для продажи в Гонконге Стандарт USB 1.1 определяет, что стандартный кабель может иметь максимальную длину 5 метров (16 футов 5 дюймов) с устройства, работающие на полную скорости (12 Мбит / с) и максимальной длиной 3 метра (9 футов 10 дюймов) с устройствами, работающими на низкой скорости (1,5 Мбит / с).
USB 2.0 обеспечивает максимальную длину кабеля 5 (16 футов 5 дюймов) для устройств, работающих на высокой скорости (480 Мбит / с).
Стандарт USB 3.0 напрямую не указывает максимальную длину кабеля, требуя только, чтобы все кабели соответствовали электрическим характеристикам: для кабелей сечением AWG Максимальная практическая длина 26 проводов составляет 3 метра (9 футов 10 дюймов).
Кабели моста USB или На рынке можно найти кабели для передачи данных, обеспечивающие прямое соединение ПК с ПК. Мостовой кабель - это специальный кабель с микросхемой и активной электроникой в середине кабеля. Чип в середине кабеля обеспечивает одноранговую связь между компьютерами. Кабели моста USB используются для передачи файлов между двумя компьютерами через их порты USB.
Известная Microsoft как Windows Easy Transfer, утилита Microsoft использовала специальный USB-мостовой кабель для передачи личных файлов с компьютера с более ранней версией Windows на компьютер с более новой версией. версия. Вы можете найти ссылки как «Кабель для переноса данных».
Многие кабели USB-моста / передачи данных по-прежнему являются USB 2.0, но есть также несколько кабелей передачи USB 3.0. Несмотря на то, что USB 3.0 в 10 раз быстрее USB 2.0, кабели передачи USB 3.0 всего в 2-3 раза быстрее, учитывая их конструкцию.
В спецификации USB 3.0 введен перекрестный кабель A-to-A без питания для соединения двух ПК. Они предназначены для передачи данных, предназначены для диагностических целей.
USB-мостовые кабели стали менее важными с появлением возможностей USB-устройств с двойной ролью, представленных в спецификации USB 3.1. Согласно последним спецификациям, USB поддерживает большинство подключений систем напрямую с помощью кабеля Type-C. Однако для возможности работы подключенные системы поддерживать переключение ролей. Для работы с двумя ролями требуется, чтобы в системе было ДВА контроллера, а также один контроллер ролей; Хотя этого можно ожидать на мобильной платформе, такие как планшет или телефон, портативные компьютеры часто не поддерживают двойную роль.
USB обеспечивает питание 5 ± 5% для питания нисходящих устройств USB.
Маломощные устройства могут потреблять максимум 1 единицу нагрузки, и все устройства должны работать как маломощные устройства при запуске без конфигурации. 1 единица нагрузки составляет 100 мА для устройств USB до USB 2.0, тогда как USB 3.0 определяет единичную нагрузку как 150 мА.
Устройство большой мощности (например, типичный 2,5-дюймовый жесткий диск USB) потребляет минимум 1 единицу нагрузки и не более 5 единиц нагрузки (5x100 мА = 500 мА) для устройств до USB 2.0 или 6 единиц нагрузки ( 6x150 мА = 900 мА) для устройств SuperSpeed (USB 3.0 и выше).
| Спецификация | Ток | Напряжение | Мощность (макс.) |
|---|---|---|---|
| Устройство малой мощности | 100 мА | 5 В | 0,50 Вт |
| Устройство с низким энергопотреблением SuperSpeed (USB 3.0) | 150 мА | 5 В | 0,75 Вт |
| Устройство высокой мощности | 500 мА | 5 В | 2,5 Вт |
| Устройство высокой мощности SuperSpeed (USB 3.0) | 900 мА | 5 В | 4,5 Вт |
| Устройство Multi-lane SuperSpeed (USB 3.2 Gen 2) | 1,5 A | 5 В | 7,5 Вт |
| Зарядка аккумулятора (BC) 1,1 | 1,5 A | 5 В | 7,5 Вт |
| Зарядка аккумулятора (BC) 1,2 | 5 A | 5 В | 25 Вт |
| USB -C | 1,5 A | 5 В | 7,5 Вт |
| 3 A | 5 В | 15 Вт | |
| Питание 1.0 Micro-USB | 3 A | 20 В | 60 Вт |
| Power Delivery 1.0 Type-A / B | 5 А | 20 В | 100 Вт |
| Power Delivery 2.0 / 3.0 Тип-C | 5 A | 20 В | 100 Вт |
Для распознавания летучей мыши В обычном режиме зарядки специального порта зарядки сопротивление, не превышающее 200 Ом между клеммами D + и D−.
Помимо стандартного USB, существует запатентованная система высокой мощности, известная как PoweredUSB, используется в 1990-х годах и в основном используется в торговых терминалах, таких как кассовые аппараты.
USB-сигналы передаются с помощью дифференциальной сигнализации по кабелю данных витая пара с 90 Ом ± 15% характеристическое сопротивление.
USB -соединение всегда осуществляется между хостом или концентратором на конце разъема.
Во время USB-связи данные передаются в виде пакеты. Первоначально все пакеты отправляют несколько пакетов в ответ.
Логотип Wireless USB 29 июля 2015 года Форум разработчиков USB представил стандарт беспроводной связи Media Agnostic USB v.1.0 на основе протокола USB. Wireless USB технология замены кабеля и использует сверхширокополосную беспроводную технологию для скоростей передачи данных до 480 Мбит / с.
USB-IF использовал WiGig Serial Extension v1.2 в исходной основе для спецификации MA-USB и соответствовал SuperSpeed USB (3.0 и 3.1) и Hi-Speed USB (USB 2.0). Устройство, использующие MA-USB, будут иметь маркировку «Powered by MA-USB» при условии, что продукт соответствует требованиям программы сертификации.
InterChip USB - это вариант «чип-микросхема», исключающий обычные приемопередатчики, встречающиеся в обычных условиях. USB. Физический уровень HSIC потребляет примерно на 50% меньше энергии и на 75% меньше платы по сравнению с USB 2.0.
Сначала USB считался дополнением к технологиям IEEE 1394 (FireWire), который был лишен как последовательная шина с высокой пропускной способностью, которая эффективно соединяет периферийные устройства, такие как дискиоды, аудио-интерфейсы и видеооборудование. В первоначальном дизайне USB работал с гораздо более низкой скоростью передачи данных и использовал менее сложное оборудование. Он подходил для небольших периферийных устройств, таких как клавиатура и указывающие устройства.
Наиболее важные технические сети между FireWire и USB включают:
Эти и другие различия отражают разные цели конструкции двух шин: USB был разработан для простоты и низкой стоимости, а FireWire был разработан для обеспечения высокой производительности, особенно в приложениях, чувствительных ко времени например аудио и видео. Хотя теоретически максимальная скорость передачи данных примерно одинакова, FireWire 400 быстрее, чем USB 2.0 с высокой пропускной способностью в реальных условиях, особенно при использовании с высокой пропускной способностью, например, внешних жестких дисков. Новый стандарт FireWire 800 в два раза быстрее FireWire 400 и быстрее, чем USB 2.0 с высокой пропускной способностью как теоретически, так и практически. Однако преимущества скорости FireWire основаны на низкоуровневых методах, таких как прямой доступ к памяти (DMA), которые, в свою очередь, создали возможности для уязвимостей, таких как DMA-атака.
Набор микросхем и драйверы используемые для реализации USB и FireWire, имеют решающее влияние на то, какая часть полосы пропускания, предписанной спецификацией, достигается в реальном мире, наряду с совместимостью с периферийными устройствами.
IEEE 802.3af, at и bt Стандарты Power over Ethernet (PoE) определяют более сложные схемы согласования мощности, чем USB с питанием. Они работают при 48 В постоянного тока и могут обеспечивать большую мощность (до 12,95 Вт для af, 25,5 Вт для PoE +, 71 Вт для bt, иначе 4PPoE) по кабелю на расстояние до 100 метров по сравнению с USB 2.0., который обеспечивает 2,5 Вт при максимальной длине кабеля 5 метров. Это сделало PoE популярным для телефонов VoIP, камер видеонаблюдения, точек беспроводного доступа и других сетевых устройств внутри зданий. Однако USB дешевле, чем PoE, при условии небольшого расстояния и низкого энергопотребления.
Стандарты Ethernet требуют гальванической развязки между сетевым устройством (компьютером, телефоном и т. Д.) И сетевым кабелем напряжением до 1500 В переменного тока или 2250 В постоянного тока в течение 60 секунд. USB не предъявляет таких требований, поскольку он был разработан для периферийных устройств, тесно связанных с главным компьютером, и фактически он соединяет периферийные устройства и земли хоста. Это дает Ethernet значительное преимущество в безопасности по сравнению с USB с периферийными устройствами, такими как кабельные и DSL-модемы, подключенные к внешней проводке, которые могут принимать опасные напряжения при определенных условиях сбоя.
Определение класса USB-устройств для MIDI-устройства передают музыкальные данные с цифрового интерфейса музыкальных инструментов (MIDI ) через USB. Возможности MIDI расширены до шестнадцати одновременных виртуальных MIDI-кабелей, каждый из которых может нести обычные шестнадцать каналов MIDI и тактовую частоту.
USB является конкурентоспособным для недорогих и физически смежных устройств. Тем не менее, технология Power over Ethernet и стандарт разъема MIDI имеют преимущество в устройствах высокого класса, которые могут иметь длинные кабели. USB может вызвать проблемы контура заземления между оборудованием, потому что он соединяет заземляющие ссылки на обоих трансиверах. Напротив, стандарт MIDI-штекера и Ethernet имеют встроенную изоляцию до 500 В или более.
Разъем eSATA - это более надежный разъем SATA, предназначенный для подключения к внешним жестким дискам и твердотельным накопителям. Скорость передачи данных eSATA (до 6 Гбит / с) аналогична скорости передачи USB 3.0 (до 5 Гбит / с на современных устройствах; скорость 10 Гбит / с через USB 3.1, анонсированная 31 июля 2013 года). Устройство, подключенное через eSATA, выглядит как обычное устройство SATA, обеспечивая как полную производительность, так и полную совместимость с внутренними дисками.
eSATA не обеспечивает питание внешних устройств. Это возрастающий недостаток по сравнению с USB. Несмотря на то, что 4,5 Вт USB 3.0 иногда недостаточно для питания внешних жестких дисков, технологии развиваются, и внешние накопители постепенно требуют меньше энергии, уменьшая преимущество eSATA. eSATAp (power over eSATA; также известный как ESATA / USB) - это разъем, представленный в 2009 году, который подает питание на подключенные устройства с помощью нового, обратно совместимого разъема. На ноутбуке eSATAp обычно подает только 5 В для питания 2,5-дюймового жесткого диска / твердотельного накопителя; на настольной рабочей станции он может дополнительно подавать напряжение 12 В для питания более крупных устройств, включая 3,5-дюймовые жесткие диски / твердотельные накопители и 5,25-дюймовые оптические приводы.
Поддержка eSATAp может быть добавлена к настольному компьютеру в виде кронштейна, соединяющего ресурсы SATA материнской платы, питания и USB.
eSATA, как и USB, поддерживает горячее подключение, хотя это может быть ограничено драйверами ОС и прошивкой устройства.
Thunderbolt объединяет PCI Express и Mini DisplayPort в новый последовательный интерфейс данных. Исходные реализации Thunderbolt имеют два канала, каждый со скоростью передачи 10 Гбит / с, что приводит к совокупной однонаправленной пропускной способности 20 Гбит / с.
Thunderbolt 2 использует агрегацию каналов для объединения двух каналов 10 Гбит / с в один двунаправленный канал 20 Гбит / с.
Thunderbolt 3 использует разъем USB-C. Thunderbolt 3 имеет два физических двунаправленных канала со скоростью 20 Гбит / с, объединенных в один логический двунаправленный канал со скоростью 40 Гбит / с. Контроллеры Thunderbolt 3 могут включать в себя контроллер USB 3.1 Gen 2 для обеспечения совместимости с USB-устройствами. Они также могут обеспечивать альтернативный режим DisplayPort через разъем USB-C, что делает порт Thunderbolt 3 надмножеством порта USB 3.1 Gen 2 с альтернативным режимом DisplayPort.
После того, как спецификация была сделана без лицензионных отчислений, а управление протоколом Thunderbolt было передано от Intel на форум разработчиков USB, Thunderbolt 3 был эффективно реализован в спецификации USB4 - совместимость с Thunderbolt 3 является необязательной, но поощряется для продуктов USB4 - с Thunderbolt 4, применяемым к продуктам, совместимым с полным набором функций USB4.
Доступны различные преобразователи протоколов, которые преобразуют сигналы данных USB в другие стандарты связи и обратно.
Портал электроники  | Викискладе есть носители, относящиеся к универсальной последовательной шине. |
 | У Wikibook последовательное программирование: техническое руководство USB есть страница по теме: USB-разъемы |
| journal =()| journal =()