یواس‌بی

یک نمونه از سرکابل‌های درگاه همه‌گذر (نوع A) که بسیار رایج می‌باشد

از چپ به راست، رابط ۸ پینی AGOX، پلاگ نوع Mini-B، پلاگ نوع B، سوکت نوع A و پلاگ نوع A

یک جاروبرقی یواس‌بی ساخت آی‌بی‌ام

یک قفل سخت‌افزاری یواس‌بی

یواس‌بی (همچنین همه‌گذر، به انگلیسی USB و مخفف Universal Serial Bus) در حوزهٔ فناوری اطلاعات به یک استاندارد گذرگاه سریال گفته می‌شود که برای ایجاد واسطه بین افزاره‌ها و رایانه کاربرد دارد. این گذرگاه به منظور فراهم کردن روشی جهت اتصال تعداد زیادی سخت‌افزار جانبی توسط یک درگاه رابط استاندارد و همچنین بهبود قابلیت‌های اتصال و اجرا ابداع شد. این پروتکل در سه نسخهٔ ۱٫۱، ۲٫۰ و ۳٫۰ ارائه شده‌است.

سیگنالینگ همه‌گذر

یواس‌بی از چهار نرخ مختلف در انتقال داده استفاده کند:

• سرعت کم (نسخه‌های ۱٫۱ و ۲٫۰) با نرخ انتقال ۱٫۵ مگابیت در ثانیه معادل ۱۸۷٫۵ کیلوبایت در ثانیه
• سرعت تمام (نسخه‌های ۱٫۱ و ۲٫۰) با نرخ انتقال ۱۲ مگابیت در ثانیه معادل ۱٫۵ مگابایت در ثانیه
• سرعت بالا (نسخهٔ ۲٫۰) با نرخ انتقال ۴۸۰ مگابیت در ثانیه معادل ۶۰ مگابایت در ثانیه
• سرعت فوق‌العاده (به صورت آزمایشی در نسخهٔ ۳٫۰) با نرخ انتقال ۴٫۸ گیگابیت در ثانیه معادل ۶۰۰ مگابایت در ثانیه

یواس بی بیسیم

یواس بی بیسیم یک افزونهٔ بیسیم بر روی استاندارد یواس بی می‌باشد که تلفیقی از سرعت و امنیت شبکه‌های سیمی و سهولت استفاده از شبکه‌های بیسیم را فراهم می‌آورد. پشتیبانی یواس بی بیسیم از ارتباطات پرسرعت با استفاده از بستر فوقِ پهن‌باند مشترک رادیویی که توسط اتحادیهٔ WiMedia توسعه یافته میسر می‌شود. میزان بازدهی این پروتکل بیسیم در فاصبهٔ ۳ متر تا ۴۸۰ میلیون بیت در ثانیه و در فاصلهٔ ۱۰ متر تا ۱۱۰ میلیون بیت در ثانیه برآورد شده‌است.

باس عمومی سری

USB دارای امکان اتصال بسیاری از وسایل جانبی با استفاده از سوکت رابط تکی استاندارد و توسعه قابلیتهای پلاگ اند پلی می‌باشد، این امکان با اتصال و قطع بدون نیاز به راه اندازی مجدد کامپیوتر یا خاموش نمودن کامپیوتر همراه می‌باشد.

دیگر ویژگی‌های آن شامل امکان متصل نمودن لوازم کم مصرف، با حذف نیاز در تأمین توان خارجی و با ممکن ساختن بسیاری از وسایل درمورد استفاده قرارگرفتن بدون نیاز به دیسک خوانهای (درایو) خاص در اتصال مورد استفاده قرار می‌گیرد. یواس‌بی برای جایگزینی نمودن انواع متنوعی از پرتهای سریالی و موازی منظور می‌شود. یواس‌بی می‌تواند لوازم جانبی کامپیوتر همانند، موس، صفحه کلید، PDA، پدهای بازی، دسته بازی‌های کامپیوتری، اسکنرها، دوربین‌های دیجیتالی، پرینتها، مدیا پلیرها، دیسک خوانهای فلش و دیسک خوانهای سخت‌افزاری خارجی را متصل کند. برای بسیاری از دیگر وسایل، یواس‌بی متود اتصال استاندارد شده‌است. یواس‌بی و کنسول‌های بازی‌های ویدوئی به عنوان یک کابل قدرتی میان یک دستگاه وآداپتور AC که به پریز دیوار به هنگام شارژ شدن متصل می‌شود مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سال ۲۰۰۸، دو میلیون دستگاه یواس‌بی در هر سال فروخته می‌شود و تقریباً ۶میلیون تا تاریخ (۱) فروخته شده‌است.

طراحییواس‌بی از طریق Forum پیاده سازی یواس‌بی (یواس‌بی – IF) ازیک هیئت استاندارد صنعتی متشکل از کمپانی‌های پیشرو در کامپیوتر و صنایع الکترونیکی موردمعیارقرارگرفته‌است. اعضای قابل توجه این هیئت شامل Ager (تازه ادغام شده با تعاونی LSI)، APPLE INC Hewlett. packard، Intel، Microsoft , NEC می‌شود. مشخصات یواس‌بی۱٫۰ در سال ۱۹۹۴ معرفی شد. مقصود جایگزین نمودن تعدد متصل کننده‌ها در پشت PCها و نیز ساده کردن پیکر بندی نرم‌افزار دستگاه‌های ارتباطی بود. یواس‌بی۱٫۰ اصلی نرخ انتقال اطلاعاتی به میزان Mbit/s ۱۲ دارد. یواس‌بی توسط یک گروه مرکزی از کمپانی‌هایی که شامل Compoq, Intel IBM, DIGITAL , Microsoft و northern Tele com می‌شوند ایجاد شد. Intel کنترلگر میزبان UHCI را تولید و استک نرم‌افزاری را باز می‌کند. مایکروسافت استک نرم‌افزار یواس‌بی برای ویندوز و مؤسس OHCI با نیمه هادی ملی و کامپک تولید نمود. فیلیپس اخیراً یواس‌بی – Audio را تولید نمود و TI چیپ‌های هاب استفاده شده در حد وسیع را تولید نمود.

ویژگی‌های یواس‌بی۲٫۰ در آوریل ۲۰۰۰ منتشر شد و توسط یواس‌بی –IF در انتهای سال ۲۰۰۱ استاندارد شد. Hewlett – Packard و Intel فنون lucent (در حال حاضر Alcatel – lvcent از شرکت ادغام شده با آن، یعنی شرکت Alcatel در سال ۲۰۰۶ پیروی می‌کند.)، microsft، Philips , NEC متفقاً ابتکاری برای گسترش انتقال بیشتر از داده‌ها از۴۸۰Mbit/sمشخصات ۱۲ mbit/s رابه پیش بردند. مشخصات یواس‌بی ۳٫۰۱۷ نوامبر سال ۲۰۰۸ توسط گروه ارتقا دهنده یواس‌بی۳٫۰تشر شد. این یواس‌بی انتقالی بیش از ۱۰ برابر سریع تر از ۲یواس‌بی داشته و یواس‌بی سوپر اسپید لقب داده می‌شود. تجهیزات منطبق با تمامی نسخه‌های استاندارد همچنین با دستگاه‌های تعیین شده با خصوصیات قبلی نیز کار می‌کند. سیستم یواس‌بی یک طراحی نا متقارن دارد که متشکل از میزبان، تعدد پرتهای یواس‌بی ورود به جایگاه مشتری (downstream)، و دستگاه‌های جانبی چند گانه متصل در پیکر بندی طبقه طبقه‌ای می‌شود. هاب‌های اضافی یواس‌بی می‌تواند در طبقات گنجانده شود، درحالیکه به یک ساختار درختی تا سطوح بالاتر از لایه ۵ منشعب می‌شود. میزبان یواس‌بی می‌تواند کنترلگرهای میزبان چند تایی داشته و هر کنترلگر میزبانی می‌تواند یک یا پرتهای یواس‌بی بیشتری را تأمین کند. با دستگاه‌های دارای هاب می‌توان به کنترل کننده منفرد میزبانی متصل شد. دستگاه‌های یواس‌بی به سری‌های هاب متصل می‌شوند. در آنجا همیشه یک هاب شناخته شده به عنوان هاب ریشه‌ای وجود دارد که درون کنترل کننده هاست ساخته می‌شود. هاب‌های اشتراکی که کامپیوترهای چند گانه را برای دسترسی به همان دستگاه‌های جانبی مجاز می‌شمرند نیز وجود داشته و با تعویض دسترسی میان PCها چه به صورت اتوماتیک و چه به صورت دستی کار می‌کند که در محیط‌های اداری کوچک مردم پسندهستند. در اصطلاحات شبکه‌ای، آنها به جای شعبه‌های واگرا همگرا هستند. دستگاه یواس‌بی نیز می‌تواند شامل چندین دستگاه جانبی باشد که به عنوان وظایف دستگاه مورد اشاره قرار می‌گیرد. یک دستگاه منفرد می‌تواند تعدادی وظایف را ارائه نماید. به عنوان مثال webcam (دستگاه ویدئو) با میکروفون کار گذاشته (دستگاه صوتی). نقاط پایانی یواس‌بی در واقع در دستگاه متصل شده مقیم می‌شوند، کانالهای میزبان به صورت میله‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ارتباط دستگاه یواس‌بی بر اساس میله‌ها (کانالهای منطقی) می‌باشند. میله‌ها اتصالاتی از کنترل کننده میزبانی به دستگاهی که یک نقطه پایانی نامیده می‌شود هستند. اصطلاح نقطه پایانی گهگاهی به طور نادرست به میله اشاره می‌کند. یک دستگاه یواس‌بی تا ۳۲ میله فعال، ۱۶ تا در کنترل کننده و ۱۶ تا خارج از کنترل کننده می‌تواند داشته باشند. هر نقطه پایانی می‌تواند اطلاعات در تنها یک مسیر، یا درون دستگاه و یا خارج از دستگاه انتقال دهد، در نتیجه هر میله‌ای تک مسیری می‌باشد. نقاط پایانی به رابط‌هایی گروه بندی می‌شوند و هر رابطی با یک دستگاه منفرد همراه می‌شود. یک استثنا در این رابطه نقطه پایانی صفر می‌باشد که برای پیکر بندی دستگاه استفاده می‌شود و با هیچ رابطی همراه نمی‌شود. زمانی که یواس‌بی در ابتدا به میزبان یواس‌بی متصل می‌شود، پروسه شمارشی دستگاه یواس‌بی شروع می‌شود. این شمارشگر با استفاده از ارسال یک سیگنال ری ست به یواس‌بی شروع می‌شود. سرعت یواس‌بی در طی سیگنال دادن ری ست تعیین می‌شود. بعد از ری ست کردن، اطلاعات یواس‌بی از طریق میزبان خوانده شده، سپس دستگاه تعیین می‌شود. بعد از ری ست کردن، اطلاعات یواس‌بی از طریق خواده شده، سپس دستگاه به یک آدرس ۷ بیتی منسوب می‌شود. اگر این دستگاه توسط هاست ساپورت شود، درایورهای دستگاه برای ارتباط با دستگاهی که لود می‌شوند ساپورت می‌شود و دستگاه در یک وضعیت پیکر بندی شده قرار می‌گیرد. اگر میزبان یواس‌بی دوباره استارت شود، پروسه شمارشی برای تمامی دستگاه‌های متصل شده تکرار می‌شوند. کنترلگر میزبان جریان ترافیکی را به دستگاها هدایت می‌کند، در نتیجه هیچ یواس‌بی نمی‌تواند هیچ اطلاعاتی به باس بدون درخواست روشنی از کنترل کننده هاست متصل کند در یواس‌بی۲٫۰ کنترل کننده میزبان باس را برای ترافیک معمولاً در سبک Round-Robin نمونه برداری می‌کند. در یواس‌بی سوپر اسپید، دستگاه‌های متصل شده می‌تواند خدماتی را از میزبان درخواست کند.

اطلاعات تجربی

• یواس‌بی۳ پرسرعت با میزان ۵۰۰ GBit/S (۶۲۵ MB / S) مشخصات این یواس‌بی توسط شرکت Intel و شرکای آن در آگوست ۲۰۰۸ف طبق گزارشهای جدید برگرفته از اخبار CNET منتشر شد.
• اولین تراشه‌های کنترل کننده یواس‌بی۳ در ماه می۲۰۰۹ نمونه گرفته شده و محصولات با استفاده از خصوصیات ۳٫۰یواس‌بی جهت رسیدن به نسخه ۲۰۰۹ یا ۲۰۱۰ مورد انتظار قرار گرفتند.

سیگنالها ی یواس‌بی به یک کابل اطلاعاتی تاب خورده با مقاومت ظاهری ۹۰Ώ±۱۵٪ و برچسب‌های +D و –D منتقل می‌شوند. این دو برچسب در مجموع از سیگنال متفاوت پروتکل کابل یکسو در مقابله با اثرات نویز الکترو مغناطیسی در خطوط طویل تر استفاده می‌کند. سیگنال‌های انتقال یافته ۰٫۰- ۰٫۳ V.H برای ولتاژهای پایین و ۳٫۶ – ۲٫۸ در ولتاژ بالا حداکثر سرعت (FS) و حالت‌های کم سرعت (LS) و MV۱۰ – ۱۰ – برای سرعت پایین و MV ۴۴۰ – ۳۶۰ برای بالا در حالت سرعت بالا (HS) می‌باشند. در حالت FS سیمهای کابل خاتمه نمی‌یابند ولی حالت HS پایان ۴۵Ώ را در زمین یا Ώ۹۰ تفاوت در منطبق کردن داده‌های مقاومت ظاهری دارد. اتصال یواس‌بی همیشه میان یک هاست یا هاب در انتهای اتصال کننده A و دستگاه یا پرت خروجی هاب در انتهای دیگر می‌باشد. هاست شامل مقاومت ۱۵KΏ در هر خط اطلاعاتی می‌شود. زمانی که هیچ دستگاهی متصل نباشد، هر دو خط اطلاعاتی پایین را بیرون آورده که از این پس وضعیت تک پایان یافته صفر (SE0 در سند سازی یواس‌بی) نامیده می‌شد و اتصال ری ست شده یا منفصل شده را تعیین می‌کند. یواس‌بی یکی از خطوط اطلاعاتی مقاومت بالای Ώ۱۰۵K را دریافت می‌کند. این یکی از مقاومت‌های دریافت شده را در میزبان دارای قدرت کرده و خطوط اطلاعاتی را در یک وضعیت بیکاری رها می‌کند که Jنامیده می‌شود. انتخاب خطوط اطلاعاتی ساپورت سرعت دستگاه دستگاه‌های حداکثر سرعت D+high و در عین حال دستگاه‌های کم سرعت d – high را مشخص می‌کند. داده‌های یواس‌بی از طریق تبدیل کردن خطوط اطلاعاتی میان وضعیت J وحالت مخالف آن K منتقل می‌شود. یواس‌بی با استفاده از قرارداد NRZI داده‌ها را کدبندی می‌کند. یک بیت صفر با تبدیل خطوط اطلاعاتی از J به K یا بالعکس منتقل می‌گردد در حالی که یک بیت با ترک خطوط اطلاعاتی منتقل می‌شود. برای اطمینان از ظرفیت حداقل انتقالات سیگنالی، یواس‌بی از استاف نمودن (پرکردن) بیت استفاده می‌کند، یک بیت صفر دیگر در جریان داده‌های بعد از پدیدار شدن شش یک بیتی متوالی قرار می‌گیرد. هفت یک بیتی متوالی همیشه یک خطا می‌باشد. چارچوب یواس‌بی با ترتیب هماهنگ ۸بیت۰۰۰۰۰۰۰۱ شروع می‌شود. پس از وضعیت بیکاری اولیه J، خطوط اطلاعاتی تبدیل به k j k j k j k k می‌شوند. آخرین یک بیتی (در وضعیت k تکرار می‌شود) پایان الگوی سینک و شروع چارچوب یواس‌بی را علامت گذاری می‌کند. پایان چارچوب‌های یواس‌بی. EOP که (انتهای بسته کوچک) نامیده می‌شوند از طریق فرستنده‌ای که با دو فرمان بیت در ایو SEO (که هر دو پایین تر از حداکثر هستند +D و –D) و یک فرمان تایم یک بیتی در وضعیت J مشخص می‌شود. سپس، فرستنده خواندن خطوط –D /+D را متوقف کرده و مقاومت‌های از پیش عنوان شده آن را در وضعیت (بیکاری) J نگه می‌دارد. یک دریافت کننده می‌تواند زمان اضافه‌ای در رمز گشایی حالت SEO بگیرد و اولین فرمان تایم را به عنوان تکرار آخرین بیت اطلاعاتی خواهد دید. چارچوب‌های یواس‌بی همیشه یک ۸ بیتی چند تایی هستند، این بیت می‌تواند کشف شده ویا نادیده گرفته شود. یک یواس‌بی از سیگنال SEO (۱۰ تا ۲۰ هزارم ثانیه) امتداد یافته استفاده می‌کند. دستگاه‌های یواس‌بی۲٫۰ از یک پروتکل خاص در طی ری ست شدن استفاده می‌کنند که چهچهه (CHIRPING) نامیده می‌شوند. این دستگاه‌ها وضعیت سرعت بالا با هاست / هاب را منتقل می‌کنند. یک دستگاه که قابلیت HS دارد در ابتدا به عنوان یک FS (D+ Pulled high) اتصال می‌یابد ولی به محض دریافت یک ری ست یواس‌بی خط –D را ترسیم می‌کند. اگر میزبان / هاب نیز مستعد HS باشد، این دستگاه چهچه می‌کند (وضعیت‌های k و j را به صورت متناوب به خطوط +d و – d بر می‌گرداند) در حالیکه به دستگاه امکان این را می‌دهد که بداند که هاب در سرعت بالا عمل خواهد کرد. فلورانس ساعتی ۴۸۰٫۰۰ Mbit/s ±۵۰۰ppm ۱۲٫۰۰۰ mbit/s±۲۵۰۰pm. ۱. ۵۰ mbit/s ±۱۵۰۰۰ ppm با این وجود دستگاه‌های سرعت بالا به طور معمول به عنوان یواس‌بی۲٫۰ اشاره می‌شوند و تا بیشتراز ۴۸۰MBITS/S اعلام می‌شود و همه دستگاه‌های یواس‌بی ۲٫۰ سرعت بالا اعلام نمی‌شود. یواس‌بی – IF دستگاه‌ها را تصدیق کرده و مجوزهایی برای استفاده از لوگوهای بازاریابی خاص برای سرعت پایه (پایین یا حداکثر) یا سرعت بالا بعد از پاس کردن یک ست هماهنگ فراهم می‌نماید. تمامی دستگاه‌ها مطابق با آخرین ویژگی‌ها تست می‌شوند، در نهایت دستگاه‌های سرعت پایین منطبق با جدیدترین نسخه‌ها نیز دستگاهای ۲٫۰ می‌باشند. توان بازدهای فعلی با دستگاه‌های واقعی در حدود دو سوم تئوری ماکزیمم نرخ انتقال داده‌ها از ۵۳٫۲۴۸ MB/S می‌باشند. دستگاه‌های یواس‌بی نمونه سرعت بالا در سرعتهای پایین عمل می‌کنند، اغلب در حدود ۳MB/s بعضی اوقات تا بالای ۱۰ تا ۲۰ MB/S عمل می‌کنند.

بسته‌های کوچک یواس‌بی

ارتباطات یواس‌بی از پاکت‌های D شکل می‌گیرد. از ابتدا، تمامی پاکت‌ها از هاست و از طریق هاب ریشه‌ای و احتمالاً هابهای بیشتر به دیگر دستگاه‌ها فرستاده می‌شوند. بعضی از این پاکت‌ها دستگاهی را برای ارسال تعدادی از پاکت‌ها در پاسخ دادن هدایت می‌کند. بعد از آنکه سینک (هماهنگی) فوق شرح داده شد، تمامی پاکت‌ها از بایتهای ۸ بیتی ساخته می‌شوند و در ابتدا کم اهمیت‌ترین بیت انتقال می‌یابد. اولین بایت یک شاخص بسته کوچک بایت (PID) می‌باشد. PDI در واقع ۴ بیت می‌باشد، بایت شامل ۴ بیت PID می‌شود که با تکمیل بیت گونه آن تکمیل می‌شود. این ازدیاد به آشکار شدن خطاها کمک می‌کند. (همچنین توجه کنید که یک بایت PID شامل حداکثر چهار یک بیتی متوالی می‌شود) و بنابراین نیاز به پر کردن بیت نمی‌شود حتی زمانی که با آخرین یک بیتی در بایت سینکی ترکیب شود. با این وجود، بایت PID بیرونی با سه یک بیتی متوالی خاتمه می‌یابد، بنابراین اگر آدرس یواس‌بی با سه یک بیتی شروع شود، پر کردن بیت، مورد نیاز خواهد بود. بسته‌های کوچک در نوع اساسی و هر کدام با فرمت و CRC متفاوت ظاهر می‌شوند. بست‌های کوچک Handshake(دست دهی) شامل چیزی جز یک بیت PID نمی‌شوند و به طور کلی در پاسخ به بسته‌های اطلاعاتی فرستاده می‌شوند. این سه نوع اساسی از قرار زیر هستند:ACK که معین می‌کند که اطلاعات با موفقیت دریافت شده، NAK که مشخص می‌کند که اطلاعات در همان زمان نمی‌تواند دریافت شود و بایستی دوباره سعی شود و STALL که مشخص می‌کند که دستگاه دارای خطا بوده و قادر به انتقال اطلاعات برای انجام فعالیت درست (همانند پیاده سازی دستگاه) نمی‌شود.

یواس‌بی۲٫۰ دو بسته اضافی دست دهی را اضافه نموده، NYET که مشخص می‌نماید که یک تغییرات بخشی هنوز کامل نبوده ودست دهی ERR برای مشخص کردن اینکه تغییرات دو بخشی انجام شده می‌باشد. تنها بسته دست دهی که میزبان HSB می‌تواند تولید کند ACK می‌باشد. اگر آماده دریافت اطلاعات نباشد، نبایستی به دستگاه دستور العمل هیچ اطلاعاتی داده شود.

پاکتهای نشانه

پاکت‌های نشانه شامل یک بایت PID می‌باشد که از ۱۱ بیت آدرس و۵ بیت CRC تبعیت می‌کنند. نشانه تنها از طریق میزبان و نه از طریق دستگاه ارسال می‌شوند. نشانه‌های IN و OUT شامل یک تعداد دستگاه ۷ بیتی و تعدادعملکرد ۴ بیتی (برای دستگاه‌های چند کاره) می‌شوند و به دستگاه برای انتقال پاکت‌های DATA x دستور داده یا پاکت هایDATAx. زیر را به ترتیب دریافت می‌کند. در نشانه‌های IN پاسخی از دستگاه انتظار می‌رود. این پاسخ می‌تواند یک NAK یا STALL یا DATAx باشد. در حالت آخر، میزبان یک دست دهیACK را اگر مناسب شد صادر می‌کند. نشانه out فوراً از طریق چارچوب پیگیری می‌شود. این دستگاه با NAK , ACF یا STALL پاسخ می‌دهد. SETUP بسیار شبیه به نشانه OUT عمل می‌کند ولی برای راه اندازی اولیه دستگاه به کار می‌رود. در هر یک هزارم ثانیه، میزبان نشانه SOF خاص را که شامل یک تعداد چارچوب افزایشی ۱۱ بیتی به جای آدرس می‌شود انتقال می‌دهد. این نشانه برای هم زمان کردن جریان داده‌های کانال منظم استفاده می‌شود. یواس‌بی ۲٫۰ پر سرعت شامل نشانه‌های ۷ نسخه‌ای اضافه‌ای در هر چارچوب می‌شوند که هر کدام یک میکروفرم ۱۲۵ μS را معرفی می‌کند. به یواس‌بی ۲٫۰ یک نشانه PING اضافه شده که چنانچه آماده دریافت یک جفت پاکت OUT / DATA باشد، دستگاه را مطالبه می‌کند. این دستگاه با NAK , ACK یا STAK در صورت لازم پاسخ می‌دهد. چنانچه دستگاه بشناسند که تنها با NAK پاسخ داده خواهد شد باعث جلوگیری از نیاز به ارسال DATA می‌شود. به یواس‌بی ۲٫۰ نیز نشانه بزرگتر SPIT را با یک تعداد هاب ۷ بیتی، ۱۲ بیت از فلگ‌های کنترلی و۵بیت CRC اضافه شده‌است. این یواس‌بی برای انجام تغییرات دو بخشی استفاده می‌شود. به جای بستن مسیر یواس‌بی سرعت بالا در ارسال اطلاعات به دستگاه یواس‌بی کند تر، نزدیک‌ترین هاب مستعد سرعت بالا نشانه SPLIT متعاقب را از طریق یک یا دو پاکت یواس‌بی در سرعت بالا دریافت می‌کند، انتقال اطلاعات را حداکثر سرعت یا پایین‌ترین سرعت انجام می‌دهد. جزئیات آن پیچیده می‌باشد به ویژگی‌های یواس‌بی بنگرید.

پاکت‌های داده

دو پاکت اساسی اطلاعاتی وجود دارد. DATA0 , DATA1. هر دو شامل یک فیلد PID DATAx,، با یتهای ۰ – ۱۰۲۳ از لود اطلاعات (تا ۱۰۲۴ در سرعت بالا حداکثر ۸ در سرعت پایین) و CRC ۱۶ ۱۶ بیتی می‌شود. آنها بایستی همیشه توسط یک نشانه آدرس در اولویت قرار گیرند و معمولاً از طریق یک نشانه دست دهی که از دریافت کننده به فرستنده برمی گردد پیروی می‌کنند. این دو نوع پاکت تعداد یک بیتی ترتیبی مورد نیاز توسط ARQ STOP – and – wait را فراهم می‌کنند. اگر هاست یواس‌بی پاسخی (همانند یک ACK) برای داده‌های دریافت نکند منتقل می‌شود. یواس‌بی نمی‌داند که اگر داده‌ها دریافت شود و یا نشود می‌تواند در انتقال از دست رود یا می‌تواند دریافت شود ولی پاسخ دست دهی از دست رفته‌است. برای حل این مشکل، دستگاه شیاری از نوع پاکت DATAx را حفظ می‌کند. که تایید شده ولی به عنوان یک دو نسخه‌ای نادیده انگاشته می‌شود. تنها پاکت DATAx در واقع از نوع مخالف دریافت می‌شود. اگر یک دستگاه با پاکت SETUP ری ست شود، یک پاکت DATAO دیگر انتظار می‌رود. در یواس‌بی۲٫۰، انواع DATA2 و MDATA نیز اضافه شده‌است. این پاکت‌ها تنها از طریق دستگاه‌های سرعت بالا انتقال کانال‌های منظم با پهنای باند بالا را که نیاز به انتقال بیشتر از ۱۰۲۴ بایت در هر ۱۲۵ میکرو فرم را دارد انجام می‌دهد.

پاکت PRE

دستگاهای سرعت پایین با میزان خاصی از PID، PRE ساپورت می‌شوند. این شروع پاکت سرعت پایین را نشان می‌دهدکه از طریق هابهایی که معمولاً پاکتهای حداکثر سرعت را به دستگاه‌های سرعت پایین نمی‌فرستند استفاده می‌شود. ازآنجا که تمامی بایتهای PID شامل ۴ بیت صفر می‌شوند، مسیر را در حالت حداکثر سرعتی K ترک می‌کنند که درست همانند حالت کم سرعت J می‌باشد واز طریق یک توقف کوتاه درطی زمانیکه هابها خروجی‌های کم سرعتشان راقادر می‌سازند دنبال می‌شود. در حالیکه در حالت Jمانده سپس یک پاکت کم سرعت با شروع یک سینک ترتیبی و بایت PIDو پایان گرفتن دوره کوتاه SEOدنبال می‌شود. دستگاهای سرعت بالا به جز هابها می‌توانند به سادگی پاکت PRE و محتویات کم سرعت آن را تا زمانی که آخرین SEO به پاکت جدید می‌پردازد نادیده گیرند.

تحلیل گرهای پروتکل یواس‌بی

در نتیجه پیچیدگی‌های پروتکل یواس‌بی، تحلیل گرهای پروتکل یواس‌بی، ابزار گرانبهایی برای توسعه دهندگان یواس‌بی هستند. تحلیل گرهای یواس‌بی قادر به ضبط داده‌ها در یواس‌بی و اطلاعات از حالت‌های گذرگاه سطح پایین به پاکتهای داده‌های سطح بالا بوده و اطلاعات سطح کلاسی را نمایش می‌دهند.

Interfaceرابط Receplacle: نهنخ Plug: دو شاخه Cables: کابلها

Ns: غیر استانداد، به منظورهای خاص و نه در هدایت یواس‌بی – IF وجود دارند. به علاوه اسمبل‌های کابل نیز کابلی با Micro – A و نهنج Standard – A مطابق با خصوصیات یواس‌بی می‌باشند. دیگر ترکیبات اتصال دهنده‌ها سازگار نبوده هر چند، بعضی دستگاه‌ها و کابل‌های قدیمی تر با متصل کننده Mini – A از طریق یواس‌بی-IF تأیید می‌شود، اتصال دهنده Mini –A رد شده و هیچ تأییدیه جدی برای اسمبل‌ها به منظور استفاده از اتصال دهنده Mini – A مجاز نخواهد بود.

حداکثر فاصله مفید

حداکثر طول کابل یواس‌بی ۱٫۱ ۳ متر (فوت ۹٫۸) می‌باشد. حداکثر طول کابل یواس‌بی ۲٫۲ ۵ متر (۱۶ فوت) می‌باشد. حداکثر هابهای متصل به سری‌ها ۵ بوده و حداکثر دستگاه‌های متصل در کل ۱۲۷ می‌باشد. اگر چه یک کابل تکی محدود به ۵ متر می‌شود، یواس‌بی۲٫۰ به بیش از ۵ هاب یواس‌بی در یک زنجیر طولانی کابلها و هابها اختیارمی دهد. این مورد برای حداکثر فاصله ۳۰ متری (فوتی ۹۸) میان میزبان و دستگاه امکان استفاده از ۶ کابل ۵ متری (۱۶ فوتی) و ۵ هاب را می‌دهد. در استفاده واقعی، از آنجا که بعضی دستگاه‌های یواس‌بی کابلهای توکار برای اتصال به هاب دارند، حداکثر فاصله قابل تفریق ۲۵ متر (۸۲ فوت) به علاوه طول کابل دستگاه می‌باشد. در طولهای بیشتر، عیب یابهای یواس‌بی از کابل CAT5 استفاده می‌کنند همانند آنهایی که با Lindy electronicها می‌توانند فاصله میان یواس‌بیرا تا بیش از ۵ متر (۱۶۰ فوت) افزایش دهند. یواس‌بی ۳٫۰ طولهای اسمبل کابل تعریف شده‌ای ندارند، جز طولی که بتواند با هر اندازه‌ای تمامی شرایط تعریف شده در این ویژگی را برآورده کند. هر چند شرکت electronic design. com تخمین زد که آن کابلها تا طول ۳ متر در حداکثر سرعت محدود می‌شوند. از آنجا که یواس‌بی قدرت دستگاهها را برای اتصال به مسیر فراهم می‌نماید، نوع خاصی از کابل عیب یاب یواس‌بی ایجاد شده‌است که شامل یک هاب تک پرتی کوچک می‌شود که در انتهای یک کابل ۵ متری قالب می‌شود. این مینی هابها کاملاً در کابل به طورجامع هستند در حالیکه نیاز به هیچ هاب حجیم مجزا و هیچ نیروی خارجی ندارند. آنها برای استفاده به مانند کابلهای دو شاخه، بسیار ساده هستند. به دلیل آنکه نیروی گذرگاه محدود می‌شود، بیشترین ترتیبات عملی شامل چهار کابل عیب یاب تک پرتی، یک کابل ۵ متری ساده در انتها و یک هاب چند پرتی برای ساپورت یواس‌بی می‌شود. یواس‌بی یک تامین کننده ۵ ولتی در یک سیم تکی از هر یواس‌بی متصل فراهم می‌آورد. این خصوصیات برای نه بیشتر از ۵۰۲۵ ولت و نه کمتر از ۴۰۷۵ ولت (٪۵ ± ۵۷) میان خطوط مثبت و منفی توان باس فراهم می‌شود. یک واحد لود به صورت ۱۰۰mAدر یواس‌بی۲٫۰ تعریف می‌شود و تا ۱۵۰mA در یواس‌بی ۳٫۰ ارتقاء می‌یابد. ماکسیمم لودهای ۵ واحدی (۵۰۰mA) می‌تواند از هر پرتی در یواس‌بی ۲٫۰ که تا ۶ (۹۰۰mA) در یواس‌بی ۳٫۰ با لا رفته‌است، دریافت شود. دستگاه‌های کم قدرت در حداکثر لود تک واحدی، با حداقل ولتاژ عامل ۴۰۴ ولتی در یواس‌بی۲٫۰ و ۴ ولتی در یواس‌بی۳٫۰ دریافت می‌شود. دستگاه‌های پر قدرت حداکثر تعداد واحدهای لود ساپورت شده استاندارد را دریافت می‌کنند. یک هاب نیرو گرفته باس، در یک واحد لود و انتقالات حداکثر واحدهای لود بعد از آنکه پیکر بندی هاب فراهم شد راه اندازی می‌شود. هر دستگاهی که به هاب متصل باشد یک واحد لود را بدون توجه به دریافت فعلی دستگاه‌های متصل به دیگر پرت‌های هاب دریافت خواهد کرد (به طور مثال، یک دستگاه متصل به هاب ۴ پرتی تنها یک واحد لود راعلی رغم تمامی لودها که به هاب تغذیه می‌شوند دریافت خواهد نمود) یک هاب خود نیرومند، خودش حداکثر واحدهای لود ساپورت شده به هر دستگاه متصل به آن را تامین خواهد کرد. یک هاب باتری ای می‌تواند حداکثر لودهای واحد را به پرت تامین کند. به علاوه VBUS اگر بخش‌های هاب بی توان باشند یک واحد لود خروجی برای ارتباط تامین خواهد نمود. در مشخصات شارژ باتری، توان مندیهای جدید به خصوصیات یواس‌بی اضافه می‌شود. یک شارژ هاب یا هاست می‌تواند حداکثر ۱۰۵A را زمانی که ارتباط در حداقل و یا حداکثر سرعت باشد فراهم نماید. زمانی که ارتباط در حداکثر سرعت باشد ماکزیمم ۹۰۰mA بوده و زمانی که هیچ ارتباطاتی اتفاق نیفتد حداکثر حد بالاتری از جریان وجود ندارد. یک شارژ اختصاصی می‌تواند حداکثر ۱٫۵A جریان تامین کند. دستگاه قابل حمل می‌تواند تا بیش از ۱٫۸A از شارژ اختصاص یافته جریان دریافت کند، شارژ اختصاص یافته سوزنی‌های D+ و D- را کوتاه می‌کند و هیچ اطلاعاتی را به آن خطوط ارسال و یا دریافت نمی‌کند. در حالی که شارژهای بسیار ساده و جریان بالا تولید می‌شوند. جریان افزایش یافته (شارژ سریع تر) زمانی که هاب / هاست و دستگاهها هر دو مشخصات جدید شارژ را ساپورت کنند رخ خواهد داد که بسیار حائز اهمیت است.

منابع

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Universal Serial Bus»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۲۶ سپتامبر ۲۰۰۸).
• «usb1000». بازبینی‌شده در ۲۱ مارس ۲۰۰۹. 

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ یواس‌بی موجود است.