USB Allgemeines

USB
Allgemeines
Entwicklung:
USB (= "Universal Serial Bus") wurde von 7 führenden Computer- und Telekom-Firmen entwickelt
(Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Northern Telecom) und ist ein serieller Bus-Standard,
speziell für externe Peripheriegeräte. USB ist auf allen modernen Computern bereits implementiert.
Laptops und Notebooks bieten oft nur mehr USB-Anschlüsse für die gesamte Pheripherieanbindung.
Die Softwarevoraussetzungen sind ab Windows 98, bzw. bei Apple ab dem iMac und OS 8.6 und bei
Sun ab Solaris 8 bereits integriert.
Features:
USB hat einige Besonderheiten bzw. bietet einige Annehmlichkeiten für den Benutzer, mit denen früher
entwickelte Bus-Systeme noch nicht aufwarten konnten:
+ theoretisch können bis zu 127 Peripheriegeräte an einen Bus gesteckt werden. Hubs und Konverter
zählen dabei auch als ein Gerät.
+ "heiß steckbar": Die Geräte können angeschlossen werden, während der PC "läuft". Es erfolgt eine
automatische Konfiguration jedes neu angeschlossenen Gerätes bei vorhandenen "Treibern".
+ Der USB-Bus kann sowohl in einer typischen Bus-Struktur vorliegen (wird also von Gerät zu Gerät
"weitergeschliffen"), als auch über eigene USB-Hubs in eine Sternstruktur übergeführt werden.
+ Peripheriegeräte, die keine eigene Stromversorgung haben, werden über den USB-Bus mit Spannung versorgt ("bus-powered"). Andere Geräte haben einen eigenen Stromanschluss ("self-powered").
Beide Gerätearten können auf dem USB-Bus beliebig eingesetzt werden.
+ Die maximale Kabellänge zwischen zwei USB-Geräten darf 5.0 Meter nicht übersteigen. Werden
längere Kabelwege benötigt, so müssen Hub's oder Repeater oder Extender gesetzt werden.
+ Es gibt bereits eine große Zahl an "USB-Konvertern", die es ermöglichen, Geräte mit anderer
Technologie in den USB-Bus einzubinden oder über den USB-Bus zu betreiben.
Standards:
Bei jeder Implementierung eines neuen USB-Standards wurde ein großer Entwicklungsschritt getätigt.
So unterscheidet sich der derzeit letzte Standard "USB 3.1" grundliegend von dem davor liegenden
"USB 3.0" und dieser wieder stark von "USB 2.0" bzw.der ersten Revision "USB 1.1 und USB 1.0".
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Die Datenübertragungsrate bei USB 1.0/1.1 beträgt entweder 1.5 Mbps (Megabit pro Sekunde) für
"slow devices" (langsame Peripheriegeräte, wie Maus, Keyboard, etc.) oder 12 Mbps für "fast
devices" (schnelle Geräte, z.B. Drucker). Der USB-Bus erkennt selbstständig welche Übertragungsrate zu wählen ist.
Bei "USB 2.0" kommen noch "high speed devices" (schnellere Geräte, wie Harddisk, DigitalKamera, etc.) hinzu. Diese können mit einer Geschwindigkeit bis 480 Mbps betrieben werden.
Bereits im November 2008 wurde vom "USB Implementers Forum" der Standard "USB 3.0" vorgestellt. Damit ist eine Datenübertragung bis theoretisch 5 Gbps (Gigabit pro Sekunde) für "super
speed devices" (z.B. Hardisk, Videokamera) möglich. In der Praxis werden 3.2-4.0 Gbps maximal
erreicht.
Bereits im Jänner 2013 wurde "USB 3.1" angekündigt mit einer Datenrate von 10 Gbps (Gigabit pro
Sekunde) für "super speed+". Durchgesetzt hat sich dieser Standard aber erst ab dem August
2014, wo ein neuer Steckverbinder "USB Typ C" zusätzlich erfunden wurde. USB 3.1 überträgt
auch Videodaten ähnlich dem Displayport und ist somit erstmals ein echtes Pendant zu Apple's
Thunderbolt (wenn auch mit halber Datenrate gegenüber Thunderbolt 2).
Es wurde besonders darauf geachtet, dass die jeweiligen Revisions immer untereinander voll abwärts
kompatibel sind. Auch unter USB 3.1 können also auch Geräte nach USB 3.0, USB 2.0 und USB 1.1
betrieben werden, allerdings nur mit deren langsamerer Geschwindigkeit. Zur Nutzung der jeweiligen
Maximalgeschwindigkeit auf einem Bus müssen aber alle Geräte (PC, Hub, Kabel, Peripheriegerät)
der jeweiligen Norm entsprechen.
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USB
Allgemeines - Fortsetzung
Kennzeichnung:
Übliche Kennzeichnung für
Geräte nach USB 1.0/1.1
Übliche Kennzeichnung für
Geräte nach USB 2.0
Übliche Kennzeichnung für
Geräte nach USB 3.0
Übliche Kennzeichnung für
Geräte mit USB-on-the-go
Übliche Port-Kennzeichnung
USB-Bus 1.0/1.1/2.0
Übliche Port-Kennzeichnung
USB-Bus 3.0 (SuperSpeed)
Steckverbinder USB 1.1/USB 2.0:
USB-PLUG Typ "A"
USB-BUCHSE Typ "A"
USB-PLUG Typ "B"
USB-BUCHSE Typ "B"
Die typischen Steckverbinder für USB 1.0/1.1 und USB 2.0 sind 4-poligen Stecker, die als Typ "A"
und als Typ "B" bezeichnet werden. Die Verwendung der Typen "A" und "B" ist wie folgt geregelt:
Am PC befindet sich immer eine Buchse des Typs "A". Peripheriegeräte, bei denen ein USB-Kabel
bereits fix angeschlossen ist (z.B. Maus) haben am Kabelende einen Stiftstecker Typ "A". Geräte, die
ein extra Anschlusskabel benötigen, haben eine Buchse Typ "B", benötigen also ein A/BAnschlusskabel.
Weiters gibt es auch einen 5-poligen Steckverbinder "Mini-USB/B5". Dieser
befindet sich oft auf Digitalkameras, Mini-Hubs und ähnlichen Peripheriegeräten
und ist daher mit einem Stecker Typ "B" vergleichbar. Er wir daher als "Mini-B"
bezeichnet. Zur Unterscheidung von einem 4-poligen Steckverbinder (siehe untenstehend) wird zumeist die Polzahl dazugenannt, also "Mini-B5". Geräte mit
einer "Mini-B5" Buchse benötigen zum Anschluss an den PC ein Anschlusskabel "Mini-USB/B5" auf USB Typ "A".
Immer öfter wird auch ein 5-poliger "Micro-USB/B5" Steckverbinder verwendet.
Er ist noch etwas kleiner als der "Mini-B5" Stecker und hat den selben Verwendungszweck. Namhafte Mobiltelefonhersteller haben sich auch darauf geeinigt,
Micro-USB als Standard-Gerätebuchse für den Ladekontakt einzusetzen.
Mini-USB/B5 Plug
Micro-USB/B5 Plug
Speziell auf Handys, PDA's und MP3-Playern verwendeten die Hersteller früher oft einen eigenen Steckverbinder, der über mitgelieferte Kabel das Gerät mit dem USB-Bus verbindet. Hier gab es 4-polige
Steckervarianten (Mini-USB/4), 8-poligen Steckverbinder ("Mini-USB/8 Typ Sanyo") aber auch ganz
eigene kodierte Steckverbinder. Mit fortschreitender Standardisierung haben diese aber an Marktbedeutung verloren und sind kaum mehr in Verwendung. Eine neue Spielart ist "USB-on-the-go (USB
OTG)", was den Datenaustausch zwischen zwei USB-Pheripheriegeräten ermöglicht ohne beteiligten
Host-Controller (als z.B. zwischen 2 Smartphones).
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USB
Allgemeines - Fortsetzung
Steckverbinder USB 3.0:
USB 3.0 Plug Typ "A"
USB 3.0 Plug Typ "B"
USB 3.0 Microplug Typ "B"
Bei USB 3.0 kommen 9-polige Steckverbinder zum Einsatz, die auch in Typ "A" und Typ "B" eingeteilt werden. Die Verwendungsregelung ist wie bei USB 1.1/2.0, somit der Typ "A" als Buchse am PC,
die Buchsen Typ "B" auf Peripheriegeräten mit lösbarer Kabelverbindung. Das Design der Steckverbinder wurde so gewählt, dass USB 2.0 Anschlusskabel auch in USB 3.0 Buchsen Typ "A" einsteckbar sind. Dies bedeutet, dass jedes USB 2.0 Gerät mit seinem Anschlusskabel auch auf einem USB
3.0 Bus betrieben werden kann, natürlich aber nur mit der jeweils langsameren Geschwindigkeit. Analog zum 5 poligen Micro-B Stecker bei USB 2.0, gibt es auch bei USB 3.0 einen Micro-B Stecker mit
10 Kontakten. Zur besseren optischen Unterscheidung und Kennung hat sich die Farbe blau für USB
3.0 durchgesetzt. Entweder ist das gesamte Kabel blau oder die Formstoffkörper der Steckverbinder.
Steckverbinder USB 3.1:
Der Steckverbinder Typ "C" bei USB 3.1 ist nicht
mehr kodiert sondern symmetrisch aufgebaut, d.h.
er kann auch "verdreht" eingesetzt werden. Er
befindet sich sowohl am PC, Laptop oder Notebook
als auch am Peripheriegerät. Anschluss-Transferkabel auf USB 3.0 und USB 2.0 sind derzeit noch
die meist benötigten Kabel. USB 3.1 transportiert
aber auch Video-Daten ähnlich dem DisplayPort.
Steckverbinder Powered USB:
Powered USB-Plug 12 V
"Powered USB" wurde von IBM in Zusammenarbeit mit FCI/Berg "erfunden", mit dem Ziel auch die
Mitführung höherer Spannungen als die 5 V bei den bisherigen USB-Standards zu ermöglichen. Die
hauptsächliche Anwendung erfolgt sicher in der Industrie. Die Stecker sind kodiert und haben eine
Klinkenverriegelung zum besseren Halt in der Buchse. Die maximal erlaubte Spannung wird durch die
Farbgebung des Formstoffkörpers angezeigt. Üblicherweise bedeutet Farbe grau (auch weiß oder gelb)
5 Volt, die Farbe Türkis 12 Volt, die Farbe Rot 24 Volt. Auf Wunsch und bei Bedarf entsprechender
Stückzahlen können wir Kabel mit "Powered USB-Plug" (auch auf andere gewünschte Steckverbinder)
liefern. Bitte um Ihre Anfrage.
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