Введение
Шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно — версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициировна весьма авторитетными фирмами — Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq.
Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками — создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает, что должно быть предусмотрено подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов. Кроме этого, желательно питание маломощных устройств подавать с самой шины. Скорость шины должна быть достаточной для подавляющего большинства периферийных устройств. Попутно решается историческая проблема нехватки ресурсов на внутренних шинах IBM PC совместимого компьютера — контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств.
Технические характеристики
Возможности USB следуют из ее технических характеристик:
- Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) — 12 Mb/s
- Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена — 5 m
- Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) — 1.5 Mb/s
- Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена — 3 m
- Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) — 127
- Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена
- Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI
- Напряжение питания для периферийных устройств — 5 V
- Максимальный ток потребления на одно устройство — 500 mA
Поэтому целесообразно подключать к USB практически любые периферийные устройства, кроме цифровых видеокамер и высокоскоростных жестких дисков. Особенно удобен этот интерфейс для подключения часто подключаемых/отключаемых приборов, таких как цифровые фотокамеры. Конструкция разъемов для USB рассчитана на многократное сочленение/расчленение.
Возможность использования только двух скоростей обмена данными ограничивает применяемость шины, но существенно уменьшает количество линий интерфейса и упрощает аппаратную реализацию.
Питание непосредственно от USB возможно только для устройств с малым потреблением, таких как клавиатуры, мыши, джойстики и т.п.
Кабели и разъемы
Сигналы USB передаются по 4-х проводному кабелю
 |
 |
| Предназначены только для подключения к источнику, т.е. к компьютеру или хабу | Предназначены только для подключения к периферийному устройству |
| Номер контакта | Назначение | Цвет провода |
| 1 | V BUS | Красный |
| 2 | D- | Белый |
| 3 | D+ | Зеленый |
| 4 | GND | Черный |
| Оплетка | Экран | Оплетка |
Здесь GND — цепь «корпуса» для питания периферийных устройств, VBus — +5V также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D- для приема данных.
Кабель для поддержки полной скорости шины (full-speed) выполняется как витая пара, защищается экраном и может также использоваться для работы в режиме минимальной скорости (low-speed). Кабель для работы только на минимальной скорости (например, для подключения мыши) может быть любым и неэкранированным.
Разъемы, используемые для подключения периферийных устройств, показаны на рисунке выше.
