Port USB – Jak to funguje?

S vývojem technologií se vyvíjely i koncovky USB kabelů a portů. Vzhledem k jejich odlišnému tvaru nejsou vzájemně kompatibilní, ale v případě, že uživatel potřebuje změnit standard, stačí použít příslušný kód.  adaptéry. Jak wygląda podział portów USB ze względu na kształt wtyczki?

• USB typu A je nejběžnější verzí pro stolní i přenosné počítače. Používá se také v nabíječkách mobilních telefonů, fotoaparátech, videokamerách, hudebních přehrávačích a mnoha dalších zařízeních. V rámci portu USB typu A se také rozlišuje verze  mini   a microkteré se montovaly do zařízení a periferií příliš malých pro standardní velikost portu.
• USB typu B se vyznačuje mírně odlišným, čtvercovým tvarem. Najdete je ve skeneru, tiskárně a také v oblíbených zařízeních typu “vše v jednom”. V případě tohoto provedení máme také co do činění s verzí tzv.  mini  a micro.
• Oblíbené USB typu C se používá mimo jiné v moderních chytrých telefonech. Díky symetrickému designu zaručuje pohodlné používání. Použití velkého počtu pinů zajišťuje všestranné využití tohoto standardu. USB typu C lze například použít k připojení monitoru k počítači. V současné době tento standard používá stále více výrobců, takže jeho obliba výrazně roste.

Tvar zásuvky a současně i zástrčky je do značné míry určen způsobem použití portu, proto je užitečné znát rozdělení portu, abyste se v budoucnu vyhnuli chybám a omylům při nákupu.

Port USB – rozdělení podle šířky pásma

V počátcích se standard USB těšil jen malé, pokud vůbec nějaké, popularitě. Teprve ve verzi 1.1 byl masově instalován na základní desky, ale využitelnost tohoto portu byla stále zanedbatelná. Bylo to způsobeno mj. To bylo mimo jiné způsobeno velmi omezeným počtem zařízení a příslušenství komunikujících prostřednictvím USB a špatnou dostupností ovladačů. S rozhraním USB 1.1 bylo možné přenášet data rychlostí 1,5 Mb/s nebo 12 Mb/s. To se však nepodařilo. V roce 2000 spatřil světlo světa nový, mnohem rychlejší, a tedy efektivnější standard. Z hlediska tvaru se prakticky nic nezměnilo. Během tohoto období bylo vyvinuto množství příslušenství a zařízení využívajících rozhraní USB 2.0. Standard představený v roce 2000 pracuje v tzv. poloduplexním režimu. V praxi to znamená, že data lze přenášet pouze jedním směrem, tj. z počítače do připojeného zařízení nebo naopak. Nedochází k přenosu dat oběma směry současně. Délka kabelu nepřesahuje 5 m.

Osm let po zavedení standardu 2.0 se na trhu objevila nová, rychlejší a ještě výkonnější verze 3.0, která se vyznačovala nejen vyšší rychlostí přenosu dat, ale také proudem 900 mA. Díky tomu všechny nabíječky pracující se standardem 3.0 doplňovaly energii v nabíjených článcích mnohem rychleji. Standard 3.0 navíc pracuje v tzv. plně duplexním režimu, tj. nabízí možnost současného odesílání a přijímání dat hostitelem i klientem. Nový standard je plně kompatibilní s předchozí verzí. Pokud je zařízení podporující verzi 3.0 připojeno k portu USB 2.0, rychlost přenosu dat se vždy přizpůsobí staršímu konektoru. Celková délka kabelu pro verzi 3.0 by neměla přesáhnout 3 metry.

Rok 2013 přinesl další revoluci. Vzhledem k tomu, že soubory všeho druhu jsou stále objemnější, byl vytvořen nový standard USB 3.1, který je nejen plně kompatibilní s předchozími verzemi USB, ale také poskytuje rychlost přenosu dat až 10 Gb/s. Stojí také za to vědět, že verze 3.0 byla přejmenována na 3.1 1. generace, zatímco  verze 3.1 byla přejmenována na 3.1 2. generace.

V roce 2017 byl oznámen standard USB 3.2, který nabízí ještě vyšší rychlost přenosu dat až 20 Gbit/s. Tento typ standardu je určen mj. Tento standard je určen mimo jiné pro bezpečný přenos souborů vyznačujících se velmi velkými objemy. Po celou dobu se pracuje nejen na zvýšení kapacity rozhraní, ale také na rozšíření jeho využití.

V rámci konektoru 3.0 a jeho novějších verzí existují také různé typy konektorů. V elektronických zařízeních mezi ně patří. USB A, B, micro-B a C.

Komunikační protokol USB

Všechna data odesílaná nebo přijímaná přes USB jsou rozdělena do tzv. paketů, které obsahují řídicí bity, pracovní pole a identifikátor. V případě pracovního pole nastává situace, kdy může obsahovat nejen řídicí informace, ale také různé typy dat. Na začátku každého paketu je pole identifikátoru, které se skládá ze 4bitového kódu, podle kterého jsme schopni přesně identifikovat typ paketu. Identifikátor, a to jak v hosetu, tak v klientovi, by měl být plně odladěn. V opačném případě může být celý paket rozpoznán jako poškozený. Jaké rozdíly jsou mezi pakety při přenosu dat?

• Pakety oznámení odesílá hostitel, kterým může být například stolní nebo přenosný počítač. Oznámení jsou zasílána zařízení nebo příslušenství připojenému k hostiteli s informací o povaze operace ( SETUP, IN nebo OUT). Adresa koncového bodu předávaná v ohlašovacích polích není nic jiného než 7bitová adresa příslušenství nebo zařízení připojeného k portu USB. V případě hlášení OUT a SETUP se předává koncová adresa, zatímco v případě IN počáteční adresa.
• Počet bajtů v poli datových paketů se liší mimo jiné tím, že v závislosti na frekvenci přenosu. Čím je vyšší, tím je bajtů více, ale v každém případě musí jít o celé číslo. Existují čtyři typy datových paketů, a to MDATA, DATA2, DATA1 a DATA0.
• Pakety odpovědí, jak už název napovídá, slouží k odesílání zpětné vazby. Existují čtyři pakety odpovědí. První je akceptační, což je potvrzení správného přijetí dat. V tomto případě se nevyskytují žádné chyby ani odchylky od normy. Vše funguje správně. Dalším typem odezvy je nepřijetí, které může znamenat, že data není povoleno přijímat nebo že nejsou žádná data, která by byla aktuálně připravena k odeslání. Další možnou odpovědí je zablokovaný bod. V této situaci zařízení nebo příslušenství připojené přes port USB informuje hostitele, tj. stolní počítač, že je blokováno a že je třeba podniknout kroky. Je třeba vědět, že tento typ odpovědi odesílá pouze zařízení připojené k řídicí jednotce, nikdy ne naopak. Existuje také odpověď oznamující, že řídicí jednotka není připravena přijmout další paket, což znamená, že přijala právě přenášená data, ale že pro další paket není volné místo.
• Rozlišujeme také tzv. speciální balíčky, které obsahují jeden balíček odpovědí a až 3 oznámení. V případě odezvy máme co do činění s balíčkem ERR, jehož hlavním úkolem je označit chyby a odchylky od normy během operací rozdělení. V případě hlášení PRE vysílá řídicí počítač informace zařízení nebo příslušenství, které vysílá data na nízké frekvenci. V tomto případě je riziko chybného čtení sníženo na minimum. Používá se mimo jiné hlášení PING. k identifikaci přijímače v případě operací OUT, které se vyznačují vysokou frekvencí. Hlášení typu SPLIT se používá v případě rozdělené operace.

Jak se identifikují chyby?

Při připojení jiného zařízení nebo příslušenství k řídicímu počítači přes USB dochází k výměně dat, jejíž správnost se kontroluje několika různými způsoby. V případě klienta se kontroluje správnost pravidla vkládání bitů, kontrolní součty a také kontrolní bity identifikátoru typu PID. Pokud je zjištěna jakákoli nesrovnalost, je celý přenos přenesen znovu. V případě, že příjemce potvrdil pravdivost přenosu dat a během přenosu se vyskytnou chyby, může být celý přenos považován za neúspěšný pokus. Mnohdy se stává, že jsou data odeslána znovu. Klient, známý také jako příjemce, je však vybaven systémem, který zabraňuje opětovnému odeslání stejných dat, tj. opakovanému přenosu. V tomto případě jsou PIDy, přesněji řečeno jejich kompatibilita s 1bitovými přepínači, kontrolovány nejen na přijímači, ale také na vysílači.