Universal Serial Bus

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Ga naar: navigatie, zoeken
PC-Architectuur:
CPU — FSB — Northbridge —
RAM — AGP — Southbridge —
PCI — USB — SATA — PATA
Type A USB connector
Een USB B-stekker voor aansluiting aan de apparaatzijde
Een mini-USB B-stekker voor aansluiting aan de apparaatzijde

USB (Universal Serial Bus of Universele Seriële Bus) is een standaard voor de aansluiting van randapparatuur bij computers. Het vervangt de langzamere parallelle en seriële poorten, voornamelijk doordat de snelheid van gegevensoverdracht met USB vele malen groter is. De standaard is uitgevonden door Intel en protocol versie 1.0 werd in 1996 geïntroduceerd op de markt. Met behulp van de gestandaardiseerde USB-poort konden hardware fabrikanten producten maken die compatibel waren met zowel PC's als Macs.

Een bijkomend voordeel van USB is dat deze de stroomvoorziening van de aangesloten randapparatuur kan verzorgen. Ook kan USB-apparatuur aangesloten worden zonder de computer te hoeven herstarten — dit wordt wel hotplugging genoemd.

Hoewel in de naam het woord bus voorkomt, is USB strikt genomen geen bus omdat er zonder hub maar één apparaat per poort aangesloten kan worden.

FireWire is een alternatief voor USB als het gaat om het aansluiten van apparatuur die een hoge bandbreedte vereist zoals externe harddisks en videocamera's.

Inhoud

[bewerken] Eigenschappen

De ontwerpers van USB hadden zich een aantal doelen gesteld:

  • Het moest een degelijke, goedkope poort worden die ook in goedkope randapparatuur als muizen gebruikt kon worden.
  • De kosten van de bekabeling en connectors mochten niet hoog zijn.
  • De constructie moest zo zijn dat foutieve aansluiting uitgesloten was.
  • Er moesten veel apparaten tegelijk via USB aangesloten kunnen worden.
  • USB moest voldoende snelheid bieden om printers en andere snelle apparatuur als harde schijven aan te kunnen sluiten.

De achterliggende doelstelling was alle afzonderlijke poorten van een PC door één enkele standaard te vervangen.

Via de USB-kabel kan het aangesloten apparaat van voedingsstroom worden voorzien. USB 2.0 levert maximaal 500 mA (bij 5 V) en dat is genoeg voor eenvoudige apparaten, zoals een muis. Apparaten die meer vermogen vergen dienen hun eigen voeding te hebben.

Er zijn vier varianten van USB:

  • USB 1.0: 1,5 Mbit/s (low speed)
  • USB 1.1: 12 Mbit/s (full speed)
  • USB 2.0: 480 Mbit/s (high speed)
  • USB 3.0: 4,8 Gbit/s (super speed; 2009)

De USB 3.0 variant heeft een stekker met extra aansluitingen om de hoge snelheid te kunnen halen. De extra aansluitingen zijn zodanig in de stekker verwerkt, dat ook oudere stekkers nog passen. Deze kabel heeft 10 aders in plaats van 4 bij de oude kabel. [1]

Het is ook mogelijk om een USB stekker te combineren met een SATA aansluiting. In 2009 bestaan daartoe verschillende initiatieven.

Inmiddels bestaat ook de draadloze variant van USB, genaamd Wireless USB (WUSB of USB 2.1), die een radio-frequentie gebruikt om te communiceren. WUSB is bruikbaar tot een afstand van 3 tot 10 meter en met een snelheid van 480 Mbit/s bij 3 meter tot 110 Mbit/s bij 10 meter. WUSB gebruikt encryptie.

Enkele eigenschappen van USB zijn:

  • De computer is de host.
  • USB-kabels mogen maximaal 5 meter lang zijn. Deze lengte is door de tussenkomst van hubs te vergroten tot maximaal 30 meter.
  • USB-apparaten kunnen worden aangesloten zonder de computer opnieuw te moeten opstarten en functioneren na aansluiting direct (hotpluggable/hotswappable).

[bewerken] Draagbare harde schijf

Een draagbare of mobiele harde schijf in de 2,5 inch uitvoering, zoals deze ook in laptops wordt gebruikt, heeft geen extra stroomvoorziening nodig, en kan zo op een USB-poort aangesloten worden. De 3,5 inch versie, die in de meeste desktops worden gebruikt, heeft nog wel een externe voeding nodig. Ter bescherming worden deze schijven meestal voorzien van een plastic behuizing.

Ook wordt er bij de draagbare harde schijven soms een kabeltje meegeleverd met twee USB-stekkers. De tweede stekker dient dan om extra stroom van een tweede USB-poort te kunnen gebruiken.

In 2009 gebruiken de draagbare harde schijven vrijwel allemaal meer dan 500 mA. Een usb-stick gebruikt minder stroom, maar heeft minder opslagcapaciteit en is daardoor per bit opslagcapaciteit duurder.

[bewerken] Toepassingen

Voorbeelden van randapparatuur die middels USB kan worden aangesloten zijn:

  • muis
  • toetsenbord
  • printer
  • scanner
  • externe harde schijf
  • digitale camera (met behulp van PictBridge is het zelfs mogelijk foto's af te drukken van een digitale camera direct naar een printer)
  • webcam
  • netwerk, hetzij direct, hetzij door een ethernetadapter aan te sluiten
  • luidspreker
  • infraroodontvanger voor bijvoorbeeld een afstandsbediening of draadloze muis of toetsenbord
  • Door alleen de 5 V voeding te gebruiken kunnen diverse kleine apparaatjes gebruikt worden, zoals LED-lampjes, USB-ventilators en GSM-laders. Er is zelfs een USB-verdeler die koffie warm houdt!
  • een smartphone kan tijdelijk worden aangesloten en zich dan voordoen als extern geheugen, om gegevens uit te wisselen

Kleine apparatuur die één geheel vormt met de USB-stekker:

Een USB-adapter voor een seriële poort

Adapters maken het mogelijk dat oude apparaten zonder USB, via een verloopkabel of een adapter toch gebruikt kunnen worden. Enkele voorbeeld van USB-adapters:

  • USB-adapter voor een PS/2-interface, o.a. voor oude muizen en toetsenborden.
  • USB-adapter voor een seriële poort, o.a. voor modems en technische apparatuur.
  • USB-adapter voor een parallelle poort, o.a. voor oude printers.
  • USB-adapter voor een Game poort, voor het aansluiten van een analoge joystick.
  • USB-adapter voor een IDE of SATA aansluiting, om een harde schijf aan te sluiten.
  • USB-adapter voor een FireWire aansluiting.
  • USB-adapter om telefoons of spelcomputers te verbinden met een gewone computer.
  • USB-USB-adapter, soms ook usb-netwerk genoemd. Dit maakt het mogelijk om twee computers met elkaar te verbinden. Een van de computers gebruikt een programma waardoor het zich voordoet alsof het een externe harde schijf is. De andere computer kan dan de bestanden zien (en ook lezen en schrijven) op de andere computer. Bij televisies met een USB-aansluiting kan met zo'n USB-USB-adapter de foto's en films bekeken worden die op een computer staan. Het nadeel is dat er een speciaal programma opgestart moet worden. Veelal wordt daarom een externe harde schijf gebruikt. Voor het afspelen van foto's en films op een televisie geeft een HDMI verbinding een zeer goede digitale video verbinding. Sommige televisies hebben Bluetooth, waarmee nog gemakkelijker de foto's en film van een computer afgespeeld kunnen worden.

[bewerken] Techniek

Met USB is veel meer mogelijk dan met een parallelle poort of seriële poort terwijl er minder draden worden gebruikt. Dit wordt mogelijk gemaakt door het USB-protocol.

Een USB-verbinding bestaat uit vier aders:

  • Fase ( 5 volt )
  • Nul
  • tweemaal Data (D- en D+)

De twee data-aders worden als 'twisted pair' gebruikt om differentieel data te versturen: bij een '0' wordt de spanning op de D- pin hoger gemaakt dan de spanning op de D+ pin, en voor een '1' wordt de spanning op de D- pin lager gemaakt dan de spanning op de D+ pin. Voor low speed (1.5Mb/s) en full speed (12Mb/s) moet de zender zorgen voor een spanning van minstens 2,5 volt tussen de D- en D+ pinnen, terwijl voor high speed (480Mb/s) de zender moet zorgen voor een stroom van 17,8 mA.

Deze bus wordt gebruikt om datapakketjes over te sturen, niet alleen voor de daadwerkelijke dataoverdracht, maar ook voor besturingsinformatie. De host is de baas over de bus en neemt het initiatief voor alle dataoverdracht.

[bewerken] Aansluiting op moederbord

Een moederbord heeft meestal een header waarmee twee usb-aansluitingen op het voorpaneel kunnen worden aangesloten. De volgorde van de pinnen is hierbij niet gestandaardiseerd. Het gevolg is dat veel fabrikanten van computerkasten kiezen voor acht losse stekkertjes.

USB1 VCC D- D+ GND
USB2 VCC D- D+ GND

of:

USB1 VCC D- D+ GND
USB2 GND D+ D- VCC

De eerste indeling geeft een eenvoudiger ontwerp van het moederbord. Bij de tweede indeling is het niet mogelijk de stekker verkeerd aan te sluiten.

[bewerken] Externe link

[bewerken] Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen, noten en/of referenties:

Wikimedia Commons

Ontvangen van "http://nl.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus"
Persoonlijke instellingen