Universaalne järjestiksiin

Allikas: Vikipeedia
(Ümber suunatud leheküljelt USB 2.0)
Disambig gray.svg  See artikkel räägib arvutitehnika mõistest; albumi kohta vaata artiklit "USB (album)"

USB-pistik

Universaalne järjestiksiin ehk USB (Universal Serial Bus) on standard erinevate seadmete ühendamiseks arvutiga. Standard hõlmab kaablite, pistikute ja pesade füüsilist ehitust, suhtlusprotokolle ning toitevoolu parameetreid.

USB-d kasutatakse arvuti lisaseadmete, näiteks hiire, klaviatuuri, veebikaamera või printeri ühendamiseks, samuti andmevahetuseks mäluseadmetega, näiteks välise kõvaketta või nutitelefoniga. Lisaks kasutatakse USB-ühendust vooluallikana, näiteks hiire, diktofoni või telefoni aku laadimiseks.

USB-seadmete ühendamine ja eemaldamine ei nõua arvuti taaskäivitamist. Üldjuhul seadistatakse draiveri olemasolul seade pärast ühendamist automaatselt. Kui seadme jaoks pole USB-ühendusest piisavalt toitevoolu, võib vaja minna välist toiteallikat. USB jaoturi abil saab ühe USB-kontrolleri külge ühendada kuni 127 seadet.

Konnektorid[muuda | muuda lähteteksti]

USB-ühenduse puhul on üks seadmetest alati alluv ja teine ülenev. Ülenevate seadmete juures kasutatakse A-tüüpi ja alluvate juures B-tüüpi konnektorit. USB On-The-Go lubab ka rolle vahetada. Näiteks telefoni ühendamisel arvutiga on arvuti telefoni üleneja, kuid telefoni sama pesa külge USB OTG-ga ühendatud mälupulk on telefoni alluv.

Ühendamiseks kasutatakse tavaliselt Standard- või Micro-tüüpi konnektoreid. Micro-konnektor on väiksem ja sobib õhukeste seadmete, näiteks telefonide ühendamiseks. Vähem kasutatakse keskmise suurusega Mini-konnektorit. Kiirema, USB 3.0 ühenduse puhul on pesadel lisakontaktid, kuid sama tüüpi (A või B) pesasse saab ühendada ka varasemate versioonide (nt USB 2.0) seadmeid. USB-C lubab pistikut pesasse ühendada mõlemat pidi, kuid ei ühildu teiste pesatüüpidega.

USB-seade ühendatakse arvutiga tavaliselt emaplaadi küljes oleva USB-pesa kaudu. Emaplaadil võib lisaks olla konnektoreid, mille külge saab ühendada kas seadmed korpuse sees või USB-pesad, mis asuvad emaplaadist eemal.

Andmevahetuskiirus[muuda | muuda lähteteksti]

All on toodud andmevahetuskiirused, mida erinevad USB versioonid toetavad. Režiimi kasutamiseks peavad seda toetama nii pistik kui ka pesa, vastasel juhul võidakse kasutada madalama kiirusega režiimi.

Režiim Esimene toetav versioon Andmevahetuskiirus Logo tootel Logo toote pakendil
Low Speed (LS) USB 1.0 1,5 Mbit/s (187,5 kB/s) USB Icon.svg Certified USB.svg
Full Speed (FS) USB 1.0 12 Mbit/s (1,5 MB/s)
High Speed või Hi-Speed (HS) USB 2.0 480 Mbit/s (60 MB/s) Certified Hi-Speed USB.svg
SuperSpeed (SS) USB 3.0 5 Gbit/s (625 MB/s) USB SuperSpeed Trident Logo.svg SuperSpeed USB.svg
SuperSpeed+ (SS+) USB 3.1 10 Gbit/s (1,25 GB/s) USB SuperSpeed 10 Gbps Trident Logo.svg Certified SuperSpeed Plus USB Logo.svg
SuperSpeed++ (SS++) USB 3.2 20 Gbit/s (2,5 GB/s)

Protokolli mõju kiirusele[muuda | muuda lähteteksti]

Spetsifikatsioonijärgselt on USB 2.0 läbilaskevõime 480 Mbit/s (60 MB/s), kuid suure osa sellest kasutab USB protokoll ära ühenduse seadistamiseks, mistõttu praktikas saab andmeid edastada ~33,5 MB/s. USB-siinil on viivitused andmete päringu saatmisel ja andmete saatmise alustamisel. Näiteks Firewire' siini andmeedastuskiirus on küll ainult 400 Mb/s (50 MB/s ehk 10 MB/s väiksem kui USB 2.0-l), kuid tegelikkuses tagab Firewire kiirema andmeedastuse.

USB On-The-Go[muuda | muuda lähteteksti]

USB OTG kaabel

USB On-The-Go (OTG) võimaldab ühendada (välis)seadmeid omavahel ilma arvuti ja tarkvaraliste seadmedraiverite osaluseta. Näiteks digifotoaparaadi saab ühendada otse fotoprinteriga, kui üks neist toetab USB OTG standardit. See standard loodi vajadusest luua seadmete vahel turvaline ühendus, kasutamata vahendajana arvutit.

Wireless USB[muuda | muuda lähteteksti]

Wireless USB on USB spetsifikatsioon, mis võimaldab luua kiire traadita andmesideühenduse – kuni 480 Mbit/s 3 meetri kaugusel ja kuni 110 Mbit/s 10 meetri kaugusel. See on saadaval alates maist 2005. 23. juulil 2007 teatati USB arendajate foorumil esimesest kuuest seadmest, mis toetavad Wireless USB standardit.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

USB arendusele panid aastatel 1994–1995 aluse Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC ja Nortel. Eesmärk oli asendada mitmed varasemad liidesed ühtse liidesega, mida oleks lihtne seadistada ja kasutada, pakkudes sealjuures suuremat andmeedastuskiirust.

USB asendas sellised liideseid nagu PS/2, jadaport, paralleelport, Game port (juhtkangi ühendamiseks) ja SCSI. Eeldati, et USB asendab neid kõiki ja samal ajal annab tõuke uut tüüpi seadmete arendamisele. USB-d hakati kasutama näiteks kõnede ja andmete digitaalseks edastamiseks mobiiltelefonist arvutisse.

Vanemad liidesed (nt jada- ja paralleelpordid) olid arendajate jaoks lihtsad kasutada, kuid ei võimaldanud käigultühendust (Plug and play). USB-seadmeid oli raskem disainida, kuid need olid usaldusväärsemad ja kasutajasõbralikumad ning võimaldasid käigultühendust.

USB tugi tuli täiendusena Windows 95le. Windows 98 toetas seda algusest. Esialgse seadme andmesidekiirus oli kesine, aga arendajad said kiiresti aru USB kasulikkusest. Aastaks 2000 oli enamik printereid ja skannereid uue liidesega. Hewlett-Packard, Intel, Lucent (nüüd Alcatel-Lucent), Microsoft, NEC ja Philips töötasid ühiselt välja kiirema USB versiooni. USB 2.0 spetsifikatsioon ilmus aprillis 2000 ja 2001. aasta lõpus sai see versioon standardiks. USB 2.0 ühildub kõikide varasemate USB versioonidega. 2000. aasta keskel hakkasid arvutite BIOS-id massiliselt toetama USB-d. See võimaldas lisaks muule ka arvuti algkäivitust USB-seadmeilt. Tänapäevaste arvutite emaplaatidel on USB-liidesed tavapärased.

Spetsifikatsioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Esialgsed versioonid[muuda | muuda lähteteksti]

  • USB 0.7 spetsifikatsioon novembrist 1994
  • USB 0.8 spetsifikatsioon detsembrist 1994
  • USB 0.9 spetsifikatsioon aprillist 1995
  • USB 0.99 spetsifikatsioon augustist 1995
  • USB 1.0 Release Candidate – spetsifikatsioon novembrist 1995

USB 1.0[muuda | muuda lähteteksti]

Spetsifikatsioon 15. jaanuarist 1996. Tehnilised andmed:

  • Kaks andmeedastuskiirust:
    • nn täiskiirus (Full-Speed) – 12 Mbit/s
    • väike kiirus (Low-Speed) – 1,5 Mbit/s
  • Maksimaalne kaabli pikkus täiskiirusel – 5 m[1].
  • Maksimaalne kaabli pikkus väiksel kiirusel – 3 m[1].
  • Maksimaalne ühendatud seadmete hulk – 127
  • Ühele USB-kontrollerile on võimalik ühendada erinevat andmeedastuskiirust kasutavaid seadmeid
  • Lisaseadme toitepinge – 5 V
  • Maksimaalne vool, mida lubatakse lisaseadme toiteks – 500 mA

USB 1.1[muuda | muuda lähteteksti]

Spetsifikatsioon töötati välja septembris 1998. Parandati versiooni 1.0 probleemid ja vead. See oli esimene laialt levinud USB versioon.

USB 2.0[muuda | muuda lähteteksti]

Spetsifikatsioon töötati välja aprillis 2000. USB 1.1-ga võrreldes kasvas andmeedastuskiirus 480 megabitini sekundis. Kasutada saab kolme andmeedastuskiirust:

  • väike (Low-speed), 10–1500 kbit/s (interaktiivsed seadmed: klaviatuur, hiir, juhtnupp)
  • keskmine (Full-speed), 0,5–12 Mbit/s (audio- ja videoseadmed)
  • suur (Hi-speed), 25–480 Mbit/s (videoseadmed, mäluseadmed)

Järgnenud muudatused[muuda | muuda lähteteksti]

Järgnenud aastatel on USB spetsifikatsioonis tehtud mitmeid muudatusi:

  • 2000. aasta oktoobris lisati minipistik (Mini B konnektor)
  • Vigade parandus 2000. aasta detsembris
  • Pull-up/Pull-down Resistors Engineering Change Notice (ECN) 2002. aasta mais
  • Interface Associations ECN 2003. aasta mais
  • Rounded Chamfer ECN 2003. aasta oktoobris
  • Unicode ECN 2005. aasta oktoobris, ECN täpsustab, et read on kodeeritud UTF-16LE kasutusega
  • Inter-Chip USB Supplement: teade lasti välja 2006. aasta martsis
  • On-The-Go Supplement 1.3: teade lasti välja 2006. aasta detsembris

USB 3.0[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis USB 3.0.

USB 3.0 ilmus 2008. aastal. Standardi loomisega tegelesid Intel, Microsoft, Hewlett-Packard, Texas Instruments, NEC ja NXP Semiconductors. USB 3.0 pistikud ja kaablid on füüsiliselt ja funktsionaalselt ühilduvad standardiga 2.0. Kui USB 2.0 kaabel on nelja juhtmega – paar andmete saatmiseks/vastuvõtmiseks ja teine juhtmepaar toite jaoks, siis USB 3.0 standardis lisandusid neli juhet. Nüüd saab lihtsalt määrata juhtme sobivust ühele või teisele standardi versioonile, sest pistikud on erinevad. Spetsifikatsioon USB 3.0 suurendab maksimaalset andeedastamise kiirust kuni 4,8 Gbit/s. Versioonis 3.0 on välisseadmete lubatav voolutarve 900 mA. USB standard 3.0 on Linuxis toetatud.

Kaablid ja liidesed[muuda | muuda lähteteksti]

Spetsifikatsioon 1.0 reglementeeris kahte tüüpi ühenduspesad: A ja B. Hiljem lisandus portatiivsetes ja mobiilsideseadmetes kasutatav Mini-USB. Uus miniatuursete ühenduspesade versioon Micro-USB võeti kasutusele jaanuaris 2007. Ühenduspesade mõõtmed: USB tüüp A – 4x12 mm, USB tüüp B – 7x8 mm, USN mini A ja USB mini B – 2x7 mm. On ka sellised ühenduspesad nagu Mini-AB ja Micro-AB, millega saab ühendada nii A- kui ka B-tüüpi pistikuid.

USB-kaablite AWG-markeering ja vastav pikkus:

  • 28 = 0,81 m
  • 26 = 1,31 m
  • 24 = 2,08 m
  • 22 = 3,33 m
  • 20 = 5,00 m

Pistikute mõõtmed ja ühendusvõimalusi[muuda | muuda lähteteksti]

Lisaseadmete ühenduseks USB-ga kasutatakse neljasoonelist kaablit, kus neist kaks (keerdpaar) on diferentsiaallülituses andmete vastuvõtmiseks ja saatmiseks, kaks ülejäänut lisaseadme toiteks. Maksimaalne voolutugevus USB-siini kaudu on 500 mA.

Standardpistik
Kontakt Nimi Soone värv Kirjeldus
1 VBUS punane +5 V
2 D− valge Data –
3 D+ roheline Data +
4 GND must Maa
Minipistik/mikropistik
Kontakt Nimi Soone värv kirjeldus
1 VBUS punane +5 V
2 D− valge Data –
3 D+ roheline Data +
4 ID pole lubatud on erinevused Micro A ja Micro B pistiku vahel:
  A: mass (On-The-Go OTG-seade töötab kui host)
  B: pole ühendatud (OTG-seade töötab perifeersena)
5 GND must Maa
Pistiku tüüp Pistiku mõõtmed mm Vastav pesa Kaabli teises otsas
A Typ A A → Pistik B
→ Pistik Mini-B
→ Pistik Micro-B
B Typ B B → Pistik A
USB 3.0 B USB 3.0 Typ B USB 3.0 B → Pistik USB 3.0 A
→ Pistik A
Mini-B Typ Mini-B Mini-B → Pistik A
Micro-A Typ Micro-A Micro-AB → Pistik Micro-B
→ Pesa A (adapterina)
Micro-B Typ Micro-B Micro-B
Micro-AB
→ Pistik A
→ Pistik Micro-A

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Välislingid[muuda | muuda lähteteksti]