USB.pdf

agazyn

dodatek

lektroniki

miesięcznika

żytkowej

Poznać i zrozumi eć sprzęt

U S B

U S u ń B a ł a g a n

O tym się mówi

Każdy współczesny komputer wyposażony

jest w port USB. Niepozorne gniazdko ( rysu−

nek 1 ), umieszczone gdzieś w rogu tylnej

ścianki komputera, oferuje zadziwiająco sze−

rokie możliwości. Pojawienie się standardu

USB niewątpliwie związane jest z tęsknotą do

porządku. Wystarczy zajrzeć na tylną ściankę

komputera, by przekonać się, iż kilkunastolet−

ni, gwałtowny i spontaniczny rozwój techniki

komputerowej spowodował niemały bałagan.

Do dziś każdy komputer wyposażony jest

w dwa porty szeregowe archaicznego stan−

dardu RS−232, którego podstawy, jak głosi

legenda, opracowano już w arce Noego pod−

czas potopu. Przemysłowy standard RS−232

nie powstał z myślą o domowych PC−tach.

Sprawdził się jednak w pewnych sytuacjach

(np. współpraca z myszką komputerową), ale

z czasem okazało się, iż jego przepustowość,

nie przekraczająca w najlepszym przypadku

120kb/s, jest zdecydowanie za mała dla in−

nych zastosowań. Znacznie większą przepu−

stowość miał od początku port równoległy

(Centronics). Niestety, port ten na początku

pomyślany jako port drukarkowy, dużą prze−

pustowość miał tylko w jednym kierunku –

od komputera do urządzenia peryferyjnego.

Z czasem co prawda wprowadzono szybkie

dwukierunkowe porty równoległe (EPP,

ECP), jednak nie wyparły one innych portów

i nie uporządkowały plątaniny kabli. W mię−

dzyczasie pojawiła się też szybka szyna i

port SCSI (czytaj skazi). Służy on w profe−

sjonalnych komputerach na przykład do ko−

munikacji z dyskami, a w domowych do

współpracy z niektórymi skanerami. Interfejs

SCSI nie zdobył jednak szerszej popularno−

ści w komputerach PC.

go zarówno wymienione, jak i jeszcze inne

porty i szyny. Powstał bałagan, którego ewi−

dentnym dowodem jest plątanina kabli, kłę−

biąca się z tyłu niemal każdego komputera.

W roku 1995 wiodący wytwórcy kompute−

rów i urządzeń peryferyjnych zaprezentowali

USB – Universal Serial Bus , czyli uniwersal−

ne łącze szeregowe. Konkurujący ze sobą pro−

ducenci w tym akurat wypadku zjednoczyli

się i opracowali zupełnie nową koncepcję.

Wprowadzono ją jako lekarstwo na ewidentny

nieporządek panujący w obszarze współpracy

komputera z urządzeniami peryferyjnymi.

Liczne urządzenia peryferyjne wyposażone

w interfejs USB można w wygodny i szybki

sposób podłączyć do komputera za pomocą

znormalizowanych, jednakowych kabli – po−

kazuje to fotografia tytułowa. Otwiera to dro−

gę do uporządkowania bałaganu, występują−

cego z tyłu większości dzisiejszych kompute−

rów – stąd nieco przewrotne rozszyfrowanie

skrótu USB w tytule artykułu.

Dziś wiele firm produkuje peryferia z in−

terfejsem USB. Są to przede wszystkim my−

szki, klawiatury i skanery. Ale nie brakuje

innych interesujących urządzeń. Przykłady

Tymczasem z roku na rok do komputera

PC trzeba było podłączać coraz więcej urzą−

dzeń zewnętrznych o różnorodnych potrze−

bach dotyczących szybkości transmisji da−

nych. Z konieczności wykorzystywano do te−

M E U

Elektronika dla Wszystkich

O tym się mówi

pokazane są na małych fotografiach rozsia−

nych w artykule.

pośrednictwem i to on

zgłasza ewentualne do−

łączenie nowego urzą−

dzenia. W każdym ra−

zie stosując odpowie−

dnią liczbę “rozgałęzia−

czy” – “habów” i two−

rząc nawet pięciostop−

niową piramidę (zobacz

rysunek 5 ), do kompu−

tera można dołączyć

wszystkie niezbędne

urządzenia peryferyjne

– pod warunkiem oczy−

wiście, że będą to urzą−

dzenia zgodne ze standardem USB. Można je

poznać po charakterystycznej płaskiej wtycz−

ce – patrz rysunek 6 pokazujący wtyczkę ty−

pu A. Wszystkie takie urządzenia są oznaczo−

ne charakterystycznym znakiem − logo USB,

również zawierające zarys tej wtyczki, poka−

zane jest na rysunku 7 .

Z technicznego punktu widzenia istotne

jest, że wszystkie połączenia w systemie wy−

konywane są standardowymi ekranowanymi

nej prędkości (full−speed). Transmisję z pręd−

kością 12Mb/s można uznać za bardzo szyb−

ką (w porównaniu choćby z prędkością

56kb/s, oferowaną przez najszybsze standar−

dowe modemy telefoniczne). Jednak w koń−

cu roku 1999 grupa firm (Compaq, Hewlett

Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC i Phi−

lips) zapowiedziała zaprezentowanie ulep−

szonego systemu USB 2.0, oferującego pręd−

kość transmisji do 480Mb/s. Tak duża pręd−

kość będzie potrzebna zwłaszcza do transmi−

sji obrazów w postaci elektronicznej. Urzą−

dzenia USB 2.0 mają być kompatybilne

w dół i obsługiwać dotychczasowe, zgodne

z obecną specyfikacją USB 1.1.

Koncepcja

Koncepcja USB jest bardzo prosta. Kom−

puter jest tu niezawisłym panem i władcą.

Komunikuje się z “podwładnymi” za pomo−

cą czterożyłowych linii. W jednym systemie

do komputera (hosta) może być dołączo−

nych aż 127 urządzeń peryferyjnych zgod−

nych ze standardem USB. Można sobie wy−

obrazić, że wszystkie te urządzenia są połą−

czone niejako równolegle – komputer “wi−

dzi” je wszystkie naraz. W systemie USB

komputer wysyła najpierw “zapytanie”, ka−

że się zgłaszać i sprawdza, jakie urządzenia

zostały podłączone. Urządzenia zgłaszają

się po kolei, informują o swych właściwo−

ściach i tym sposobem komputer “wie”,

z kim i jak ma współpracować. Ogromna za−

leta urządzeń z interfejsem USB polega na

tym, że potrafią się one same konfigurować

i optymalnie ustawić parametry współpra−

cujących sterowników programowych

w komputerze.

Wbrew pozorom, komputer nie ma 127

gniazd – portów. Wyposażony jest zazwyczaj

tylko w jedno lub dwa gniazda. Duża liczba

peryferii może być dołączona za pośrednic−

twem specjalnych koncentratorów czy jak kto

woli rozgałęziaczy (po angielsku hub − czytaj

hab ), tworząc strukturę piramidy. Przykłado−

wą konfigurację pokazuje rysunek 2 . Kon−

centrator (hub) nie jest tu prostym pudełkiem

z gniazdkami i kabelkami − to dość skompli−

kowane urządzenie elektroniczne, realizujące

złożone funkcje związane z transmisją da−

nych i zarządzaniem energią zasilania – zo−

bacz fotografie 3 i 4 . Komputer “dogaduje

się” z poszczególnymi urządzeniami za jego

czterożyłowymi kablami, zakończonymi wty−

kami typu A i typu B – patrz fotografia 8 . Jak

pokazuje rysunek 9 , żyły D+, D − (zielona

i biała) służą do dwukierunkowej komunika−

cji, V BUS i G ROUND (czerwona i czarna) to li−

nie zasilające. W systemie przewidziano bo−

wiem, że drobniejsze peryferie, np. myszka,

klawiatura, itd., będą zasilane z komputera

właśnie za pośrednictwem tych dwóch żył.

W sumie komputer może dostarczyć tym spo−

sobem moc do 2,5W (5V 500mA).

Zastosowane rozwiązania techniczne po−

zwalają przesyłać dane z prędkością 1,5 me−

gabita na sekundę w tak zwanym trybie po−

wolnym (low−speed) oraz 12Mb/s przy peł−

Choć do tej pory urządzenia peryferyjne

z interfejsem USB nie zdominowały jeszcze

rynku, wiele wskazuje, że właśnie interfejs

USB z czasem wyprze wcześniejsze rozwią−

zania. Z komputerów znikną najróżniejsze

dotychczasowe złącza, a plątanina kabli ule−

gnie radykalnej redukcji.

Piotr Górecki

Wszystkich

Elektronika dla

M E U

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: