Порт универсальной последовательной шины, usb (Universal Serial Bus)

Рис. 6 Порт USB

Зачем понадобилась USB? Причин, если вдуматься, более чем достаточно. В принципе, если свести характеристики претендентов на звание внешнего интерфейса в одну таблицу, большинство из ограничений COM портов будет видно как на ладони:

В так сказать "бытовом" плане это выражается как в невозможности одновременного подключения более двух внешних устройств к COM портам. В ограничении по скорости, делающим невозможным подключение многих образцов современной периферии. В невозможности "на лету" поменять подключенные устройства.

Особенно остро встает проблема нехватки COM портов по мере того, как периферия набирается интеллекта. Так, например, джойстику с Force Feedback, помимо обычного порта для джойстика, требуется еще и COM порт, найти который, на машине с мышью и модемом, мягко выражаясь сложновато. И подобных устройств, претендующих на постоянное или временное подключение к компьютеру, постепенно становится все больше.

Спецификация USB была разработана в 1995 году альянсом Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom, основной задачей которого было создать высокоскоростной (до 12 Мбит/сек) универсальный последовательный порт, способный подключать несколько устройств через концентраторы с активной инициализацией подключения, не требующей перезагрузки компьютера. Это требование удачно укладывается в концепцию Plug&Play, позволяя шине производить автоматическую настройку (не надо распределять номера прерываний, отпадает лишняя "головная боль" у пользователя). Во время подключения/отключения устройства шина USB производит пересчет активных устройств и назначение каждому логического номера. USB-порт, к тому же, способен запитывать подключаемое устройство, если оно не имеет своего блока питания. Таким образом, появляется возможность сократить размеры маломощных (до 2,5 Вт) USB-устройств. Для предотвращения перегрузки питания предложено всем концентраторам, которые самостоятельно включаются в электрическую сеть, запитывать подключаемые к ним устройства. USB-кабель содержит 4 проводника: 2 - витая пара, питание 5 В и общий провод. Таким образом, устройства разделяют одну сигнальную линию. Для коррекции одиночных ошибок на линии используется циклический код CRC. Помимо общего канала шириной в 12 Мбит/сек в USB имеется так называемый "подканал" шириной в 1,5 Мбит/сек для медленных устройств, таких как клавиатура, мышь, джойстик, перо и т.д. Это позволяет снизить стоимость медленных USB портов в этих устройствах, поскольку более высокая скорость для таких устройств не нужна. Всего, благодаря концентраторам, USB способна объединить в одну сеть до 127 устройств одновременно.

USB версии 2.0 обладает значительно большей пропускной способностью (до 240 Мбит/сек). Для совместимости с USB 1.1 новый порт способен работать в нескольких режимах. При подключении только высокоскоростных устройств шина работает в режиме USB 2.0, а если подключено устройство, не способное работать на такой скорости, шина снижает рабочую частоту до приемлемой данным устройством. Несмотря на некоторую вялость на нашем рынке, на западе USB с успехом заменяет и последовательный RS-232C порт и параллельный IEEE 1284. Удобство универсальной шины очевидно, поэтому благодаря USB скоро уйдёт в прошлое большое разнообразие портов на задней стенке нашего персонального компьютера.

Таблица 5

Контакты порта USB

Контакты	Обозначение
	English	Russian
1-2	Data (Twisted Pair)	Сигнальная линия
3-4	+5 V	Питание и общий провод