USB(Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина, предназначенная для подключения среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств, представляющая собой последовательный интерфейс передачи данных для этих устройств.

Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum, объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырехпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приема и передачи данных, а два провода – для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания, USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА).

К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда», в том числе и концентраторы, к которым можно еще присоединить 127 устройств.

В отличие от многих других стандартных типов разъемов, для USB характерны долговечность и механическая прочность.

В настоящее время широко используются устройства, выполненные в соответствии со спецификацией USB 2.0. Активно ведется внедрение в производство и использование устройств со спецификацией USB 3.0.

USB 1.1

Спецификация выпущена в сентябре 1998 года и имеет следующие технические характеристики:

• два режима передачи данных:
  • режим с низкой пропускной способностью (Low-Speed) – 1,5 Мбит/с;
  • режим с высокой пропускной способностью (Full-Speed) – 12 Мбит/с;
• максимальная длина кабеля для режима с низкой пропускной способностью – 5 м;
• максимальная длина кабеля для режима с высокой пропускной способностью – 3 м;
• максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) – 127;
• возможно подключение устройств, работающих в режимах с различной пропускной способностью к одному контроллеру USB;
• напряжение питания для периферийных устройств – 5 В;
• максимальный ток, потребляемый периферийным устройством – 500 мА.

USB 2.0

Спецификация выпущена в апреле 2000 года и отличается от USB 1.1 введением режима Hi-speed.

Для устройств USB 2.0 регламентировано три режима работы: - Low-speed: 10 – 1500 Кбит/с (используется для интерактивных устройств: клавиатуры, мыши, джойстики); - Full-speed: 0,5 – 12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства); - Hi-speed: 25 – 480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации).

И хотя максимальная пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), на практике обеспечить пропускную способность, близкую к максимальной, не удается. Этот факт объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом их передачи.

USB OTG

USB OTG (On-The-Go) – следующее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для легкого соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения ПК. Например, цифровой фотоаппарат можно напрямую подключать к фотопринтеру, если оба эти устройства поддерживают стандарт USB OTG. К моделям КПК и коммуникаторов, поддерживающих этот стандарт, можно подключать некоторые USB-устройства. Обычно это флеш-накопители, цифровые фотоаппараты, клавиатуры, мыши и другие устройства, не требующие дополнительных драйверов. Данный стандарт возник из-за резко возросшей, в последнее время, необходимости надежного соединения различных USB-устройств без использования ПК. В этой спецификации устройства обходятся без персонального компьютера, создавая ощущение однорангового взаимодействия. В действительности же устройства определяют, какое из них будет мастер-устройством, а какое – подчиняемым. Одноранговый интерфейс USB существовать не может.

USB Wireless

Официальная спецификация этой технологии USB доступна с мая 2005 года. USB Wireless позволяет организовать беспроводную связь с высокой скоростью передачи информации (до 480 Мбит/с на расстоянии 3 метра и до 110 Мбит/с на расстоянии 10 метров). 23.07.2007 года USB Implementers Forum (USB-IF) объявила о сертификации шести первых потребительских продуктов с поддержкой Wireless US. На сегодняшний день данную спецификацию USB поддерживают практически все современные потребительские продукты.

USB 3.0

Спецификация USB 3.0 находится в финальной стадии разработки. Созданием этого продукта занимаются такие транснациональные корпорации как Intel, Microsoft, Hewlett-Packard, Texas Instruments, NEC и NXP Semiconductors. В данной спецификации разъемы и кабели обновленного стандарта будут физически и функционально совместимы с USB 2.0. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии – пару для приема/передачи данных, одну – для питания и еще одну для заземления. В дополнение к этим линиям USB 3.0 добавляет пять новых линий (в результате чего кабель становится гораздо толще), однако новые контакты расположены параллельно по отношению к старым на другом контактном ряду. Теперь можно будет с легкостью определить принадлежность кабеля к той или иной версии стандарта, просто взглянув на его разъем.

Спецификация USB 3.0 предполагает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с – что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Новый стандарт может похвастаться не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Это позволит пользователю не только подпитывать от одного разветвителя гораздо большее количество устройств, но и само аппаратное обеспечение, ранее поставлявшееся с отдельными блоками питания.