Universal Serial Bus

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA.

USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital.

USB adalah host-centric bus di mana host/terminal induk memulai semua transaksi. Paket pertama/penanda (token) awal dihasilkan oleh host untuk menjelaskan apakah paket yang mengikutinya akan dibaca atau ditulis dan apa tujuan dari perangkat dan titik akhir. Paket berikutnya adalah data paket yang diikuti oleh handshaking packet yang melaporkan apakah data atau penanda sudah diterima dengan baik atau pun titik akhir gagal menerima data dengan baik.

Setiap proses transaksi pada USB terdiri atas:

  • Paket token/sinyal penanda (Header yang menjelaskan data yang mengikutinya)
  • Pilihan paket data (termasuk tingkat muatan) dan
  • Status paket (untuk acknowledge/pemberitahuan hasil transaksi dan untuk koreksi kesalahan)

Perancangan peralatan yang menggunakan USB

Untuk membuat suatu peralatan yang dapat berkomunikasi dengan protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci protokol USB. Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama sekali. Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita. Pada kenyataannya untuk mengimplemetasikan USB protokol di FPGA ataupun perangkat bantu lain sangat tidak efisien dan banyak waktu terbuang untuk merancangnya. Menggunakan kontroler USB sangat lebih dianjurkan dalam membuat alat yang dapat berkomunikasi melalui protokol ini. Kontroler USB mempunyai banyak macam bentuk, dari microcontroller berbasis 8051 yang mempunyai input output USB secara langsung sampai pengubah protocol dari serial seperti I2C bus ke USB.

USB controller biasanya dijual dengan disertai berbagai fasilitas yang mempermudah pengembangan alat, diantaranya manual yang lengkap, driver untuk windows, contoh code aplikasi untuk mengakses USB, contoh code untuk USB controller, dan skema rangkaian elektronikanya.

Dalam sisi pengembangan software aplikasi dalam personal computer, komunikasi antar hardware didalam perangkat keras USB tidak terlalu diperhatikan karena Windows ataupun sistem operasi lain yang akan mengurusnya. Pengembang perangkat lunak hanya memberikan data yang akan dikirim ke alat USB di buffer penyimpan dan membaca data dari alat USB dari buffer pembaca. Untuk driver pun kadang-kadang Windows sudah menyediakannya, kecuali untuk peralatan yang mempunyai spesifikasi khusus kita harus membuatnya sendiri.

Versi Serial USB

1. USB 0,7 keluar pada November 1994
2. USB 0,8 keluar pada Desember 1994
3. USB 0.9 Keluar pada April 1995
4. USB 0.99 Keluar pada Agustus 1995
5. USB 1.0 Muncul pada November 1995 diperkenalkan pada Januari 1996
Laju data tertentu 1,5 Mbit / s (Low-Speed) dan 12 Mbit / s (Full-Speed). Tidak memungkinkan perpanjangan kabel atau pass-through monitor (karena keterbatasan waktu dan kekutan). Beberapa perangkat seperti itu benar-benar berhasil dipasarkan.
6. USB 1.1 Muncul pada September 1998
Tetap masalah yang diidentifikasi dalam 1.0, terutama yang berhubungan dengan hub. Awal revisi untuk diadopsi secara luas.
7. USB 2.0 Muncul pada April 2000
Tambah kecepatan maksimum yang lebih tinggi sebesar 480 Mbit / s (sekarang disebut Hi-Speed). Modifikasi lebih lanjut spesifikasi USB telah dilakukan melalui Rekayasa Change Notices (ECN). Yang paling penting ECNs ini dimasukkan ke dalam USB 2.0 spesifikasi paket yang tersedia dari USB
Mini-B Connector ECN: Muncul pada October 2000.Spesifikasi untuk Mini-B steker dan stopkontak. Ini tidak boleh dikacaukan dengan Micro-B steker dan stopkontak.
Errata as : Muncul pada December 2000
Pull-up/Pull-down Resistors ECN: muncul pada May 2002.
Errata as of : muncul pada May 2002.
nterface Associations ECN: muncul pada Deskriptor standar baru ini ditambahkan yang memungkinkan beberapa interface untuk dihubungkan dengan satu fungsi perangkat.
Rounded Chamfer ECN: muncul pada October 2003. Yang disarankan, perubahan yang kompatibel untuk Mini-B colokan yang menghasilkan konektor lebih tahan lama
Unicode ECN: muncul pada February 2005.ECN ini menetapkan bahwa string dikodekan menggunakan UTF-16LE. USB 2.0 tidak menentukan bahwa Unicode akan digunakan tetapi tidak menentukan encoding.
Battery Charging Specification 1.1: muncul pada March 2007 (Updated 15 Apr 2009). Menambahkan dukungan untuk dipersembahkan pengisi daya (power suplai dengan konektor USB), host pengisi daya (USB host yang dapat bertindak sebagai charger) dan baterai yang Tidak Mati ketentuan yang memungkinkan perangkat untuk sementara menarik 100 mA saat ini setelah mereka telah terpasang. Jika sebuah perangkat USB yang terhubung ke pengisi daya berdedikasi, arus maksimal yang ditarik oleh perangkat mungkin setinggi 1.8A. (Perhatikan bahwa dokumen ini tidak didistribusikan dengan spesifikasi USB 2.0 hanya paket USB 3.0 dan USB On-The-Go.)
8. USB 3.0
Pada 18 September 2007, Pat Gelsinger menunjukkan USB 3.0 di Intel Developer Forum. USB 3.0 Promoter Group mengumumkan pada 17 November 2008, bahwa versi 3.0 dari spesifikasi itu telah selesai dan beralih ke USB Implementers Forum (USB-IF), badan pengelola spesifikasi USB. Langkah ini secara efektif membuka spec hardware pengembang untuk implementasi produk di masa depan. Pertama USB 3.0 port yang ditampilkan pada motherboard Asus P6X58 namun forum ini dibatalkan sebelum produksi.
Featur
Fitur utama SuperSpeed bus, yang menyediakan modus transfer keempat di 4,8 Gbit / s. Baku throughput adalah 4 Gbit / s, dan spesifikasi menganggap masuk akal untuk mencapai 3,2 Gbit / s (0,4 GByte / s atau 400 MByte / s) atau lebih setelah protokol overhead
Ketika beroperasi di modus SuperSpeed, full-duplex signaling diferensial terjadi lebih dari 2 pasang terpisah dari non-SuperSpeed pasangan diferensial. Hal ini mengakibatkan kabel USB 3.0 untuk kabel yang mengandung 2 kekuatan dan ground, 2 kawat untuk non-SuperSpeed data, dan 4 untuk SuperSpeed kabel data, dan pelindung (tidak diperlukan dalam spesifikasi sebelumnya).
Untuk mengakomodasi tambahan SuperSpeed untuk modus pin, bentuk fisik faktor untuk colokan USB 3.0 dan wadah telah dimodifikasi dari yang digunakan dalam versi sebelumnya. Standar-A kabel telah memperluas kepala tempat konektor SuperSpeed melampaui dan sedikit di atas konektor sebelumnya. Demikian pula, Standar-A wadah yang lebih mendalam untuk menerima konektor baru ini. Pada ujung yang lain, SuperSpeed konektor Standar-B ditempatkan di atas faktor bentuk yang ada. Sebuah warisan standar A-to-B kabel akan bekerja seperti yang dirancang dan tidak akan pernah menghubungi salah satu konektor SuperSpeed, memastikan kompatibilitas. Namun, SuperSpeed USB kabel, dengan colokan diperpanjang, akan tidak mampu dalam wadah versi yang lama.
SuperSpeed membentuk pipa komunikasi antara host dan masing-masing perangkat, dalam berbagai protokol yang diarahkan. Sebaliknya, USB 2.0 lalu lintas paket broadcast ke semua perangkat.
USB 3.0 memperluas jenis transfer massal di SuperSpeed dengan Streaming. This extension host dan memungkinkan perangkat untuk membuat dan mentransfer beberapa aliran data melalui satu sakuran massal.
Spec kekuatan bus telah ditingkatkan sehingga beban unit adalah 150 mA (minimum 50% di atas menggunakan USB 2.0). Sebuah perangkat unconfigured masih bisa menggambar hanya 1 unit beban, tetapi sebuah perangkat dikonfigurasi dapat menarik hingga 6 unit beban (900 mA, 80% meningkat sementara USB 2.0 di terdaftar maksimum 500 mA). Perangkat minimum tegangan operasi diturunkan dari 4,4 V sampai 4 V.
USB 3.0 tidak mendefinisikan pemasangan kabel panjang, kecuali bahwa dapat diperpanjang asalkan memenuhi semua persyaratan yang ditetapkan dalam spesifikasi. Namun, perkiraan electronicdesign.com kabel akan dibatasi sampai 3 m pada SuperSpeed.Teknologi ini mirip dengan saluran tunggal (1x) dari PCI Express 2.0 (5-Gbit / s). 8B/10B menggunakan pengkodean, register geser umpan balik linear (LFSR) berjuang untuk data dan penyebaran spektrum. Memaksa penerima menggunakan sinyal periodik dengan frekuensi rendah (LFPS), dinamis pemerataan, dan urutan pelatihan untuk memastikan sinyal cepat penguncian.