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USB

Erstellt: 03.07.2004
Betriebssystem: OSX PantherOSX Tiger
Level: basic
Aktualisiert: 09.09.2007
Kommentare: 0 Kommentare
Bewertung:
USB - Universal Serial Bus
Der USB ist eine I/O-Schnittstelle, die mit dem Steckerwirrwarr der unterschiedlichsten Peripheriegeräte Schluß macht. Neben Tastatur, Maus, Modem, Drucker, Mikrofon, Lautsprecher, Kamera, Scanner bringt jede neue Peripherie eine neue Schnittstelle mit. Der USB kennt nur einen Steckertyp für alle Geräte, so daß Verwechslungen ausgeschlossen sind. Die Identifikation der Geräte wird vom USB-Hostadapter im Rechner durchgeführt, der auch die Grundkonfiguration vornimmt.
Der USB ist besonders Anwenderfreundlich, da er automatisch das Laden gerätespezifischer Treiber veranlaßt. Es sind keine besonderen Einstellungen notwendig, wie korrekte Terminierung, Jumperbelegung oder Protokoll-Einstellungen. Die USB-Spezifikation sieht das Zufügen und Entfernen der Peripherie-Geräte im laufenden Betrieb vor. Man spricht dabei von Hot-Plugging.

Topologie und Verkabelung



Obwohl der USB von der Namensgebung her ein Bus sein müßte, ist er als kombinierte Stern-Bus-Struktur ausgelegt. An der Spitze steht der USB-Hostadapter im Computer. An diesem können bis zu 127 Geräte angeschlossen werden. An den Ausgängen des Hostadapters können einzelne Geräte oder USB-Hubs angeschlossen werden. Spätestens bei mehr als zwei bzw. vier USB-Geräten (je nach Ausstattung des Computers) ist ein solcher Hub als Verteiler notwendig. Neben der Stromverteilung sorgen die Hubs auch dafür, daß immer nur ein USB-Gerät seine Daten zum Hostcontroller schickt. Die Hubs können beliebig kaskadiert werden, wodurch sich ein pyramidenförmiger Aufbau bildet.
Beim Anschaffen größerer USB-Geräte, wie Drucker, Scanner oder Tastaturen, sollte darauf geachtet werden, daß diese einen integrierten USB-Hub besitzen. Dann kann auf die Anschaffung eines zusätzlichen Hubs für Kleinst-USB-Geräte(Maus, Mikrofon) verzichtet werden.
Alle Daten werden über ein bidirektionales Leitungspaar geführt. Dazu kommt noch eine Masseleitung, sowie eine Versorgungsspannungsleitung(+5V). Die Daten werden differentiell Übertragen, wodurch sich der USB als sehr robust erweist.


Übertragungsgeschwindigkeit



Um langsame Geräte wie Tastatur und Maus als auch schnelle Geräte wie Modems oder Videokameras über ein und denselben Bus zu führen, wurde die Übertragung über den USB in Kanäle unterteilt.
Es gibt einen Low-Speed-Kanal mit bis 1,5 MBit/s(Maus, Tastatur) und einen Medium-Speed-Kanal mit 12 MBit/s(ISDN, Audio) die über dieselbe Schnittstelle geführt werden. Ein High-Speed-Kanal mit 500 MBit/s(Video, Speichermedien) ist auch vorgesehen.
Unabhängig welcher Geschwindigkeitskategorie ein Gerät angehört, wird immer der gleiche vierpolige Stecker verwendet. Unterschiede gibt es nur beim Anschlußkabel. High-Speed-Geräte benötigen ein geschirmtes und verdrilltes Kabel. Bei Low-speed-Gerät kann ein ungeschirmtes und unverdrilltes Kabel verwendet werden.
Neben der Geschwindigkeitskategorie gibt es auch unterschiedliche Prioritäten bei der Übertragung. Die höchste Priorität haben Geräte, die Daten in Echtzeit liefern und bei denen der Datenfluß nicht unterbrochen werden darf. Die mittlere Priorität ist für Interrupt-Übertragungen, wenn z. B. ein Gerät die Aufmerksamkeit des Prozessors erhalten will. Die niedrigste Priorität haben Massentransfer-Geräte. Die Übertragung der Daten ist meist nicht besonders dringend.

Mögliche USB-Geräte


  • Tastatur
  • Maus
  • Joystick
  • ISDN-Adapter
  • Kamera
  • Modem
  • Scanner
  • Drucker
  • Dongle
  • Lautsprecher (ohne Soundkarte nutzbar)
  • USB-Parallelport-Adapter
  • USB-V.24-Adapter
  • USB-Speichersticks
  • USB-EIDE-Adapter

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USB 2.0

Der USB hat sich für Drucker, Scanner, Tastaturen, Mäuse, Modems, Netzwerk- und ISDN-Adapter als Schnittstelle zum Computer durchgesetzt. Neue Anwendungen verlangen allerdings nach höheren Datenübertragungsraten. Externe Festplatten, CD-/DVD-Brenner und Bandlaufwerke und andere Peripheriegeräte benötigen deutlich höhere Datenraten. Vor allem im Bereich des digitalen Videos hat FireWire deutlich die Nase vorn.
Die wesentlichen Neuerungen der zweiten Auflage ist die vierzigmal schnellere Datenübertragung als bei Version 1.1. USB 2.0 ist trotzdem vollständig abwärtskompatibel zum bestehenden Standard. Vorhandene Kabel und Geräte können weiterhin genutzt werden.
Die USB-2.0-Spezifikation sieht vor, die Timeframes im Millisekundenbereich(USB 1.1) in jeweils acht Timeframes zu je 125 Mikrosekunden zu unterteilen. Somit wird die vierzigfache höhere Datenrate von 480 MBit/s erreicht.
Beim Einstecken eines USB-Gerätes schaltet der USB-2.0-Controller automatisch auf die jeweils geforderte Übertragungsgeschwindigkeit um. Dank der Abwärtskompatibilität können sämtliche Datenraten ohne Geschwindigkeitsverlust gleichzeitig genutzt werden.
Ein USB-2.0-Gerät, angeschlossen an einem USB-1.1-Controller kann allerdings nur die maximale Übertragungsrate von 12 MBit/s nutzen.


Die USB-On-the-Go-Spezifikation



Über die USB-On-the-Go-Funktion können zwei Endgeräte ihre Daten direkt miteinander austauschen. Normalerweise können USB-Geräte nur als Slaves von einem Host-Rechner angesprochen werden. Mit USB-On-The-Go kann zum Beispiel eine Digitalkamera Daten ohne zwischengeschalteten Computer an einen Drucker schicken. Allerdings werden die Host-Fähigkeiten der On-the-Go-Geräte im Punkt-zu-Punkt-Betrieb nur auf das notwendigste beschränkt sein. Dadurch kann nicht jedes USB-Device mit jedem beliebigen anderen autark kommunizieren.
Für Mobilgeräten umfasst die Erweiterung von USB 2.0 eine kompakte Steckerbauform und zusätzliche Stromspar-Features.

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