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Das USB-Protokoll wurde von einem Konsortium von Unternehmen entwickelt, darunter Intel, Microsoft, Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM und Northern Telecom. Ihr Ziel war es, eine gemeinsame Schnittstelle zu schaffen, die die Verwendung einer Vielzahl von Peripheriegeräten ermöglicht, ohne dass spezifische Treiber für jedes Gerät installiert werden müssen.
Die erste Version des USB-Standards, USB 1.0, wurde 1996 eingeführt und bot eine maximale Datenübertragungsrate von 1,5 Mbit/s (Low-Speed) und 12 Mbit/s (Full-Speed). Es wurden dann verschiedene Iterationen des Standards veröffentlicht, einschließlich USB 2.0, USB 3.0 und USB 3.1, die höhere Datenraten und verbesserte Leistungsfähigkeit bieten. Funktionen des USB-Protokolls
Hauptfunktionen
- Physikalische Verbindung: USB verwendet eine standardisierte physische Verbindung, die aus einem Stecker und einer Buchse besteht. Die gängigsten Steckertypen sind Typ A, Typ B und Typ C.
- Datenübertragung: USB ermöglicht die bidirektionale Übertragung von Daten zwischen einem Host (normalerweise ein Computer) und einem oder mehreren Peripheriegeräten. Die Datenübertragung kann in verschiedenen Geschwindigkeiten erfolgen, je nach USB-Version und den Fähigkeiten der beteiligten Geräte.
- Stromversorgung: USB kann auch Strom liefern, um angeschlossene Geräte mit Strom zu versorgen. Dies hat die Verwendung von externen Netzteilen für viele Geräte überflüssig gemacht und ermöglicht eine einfachere und sauberere Verkabelung.
- Plug-and-Play: Eines der Schlüsselelemente des USB-Protokolls ist die Plug-and-Play-Fähigkeit, die es ermöglicht, dass Geräte automatisch erkannt und konfiguriert werden, sobald sie angeschlossen werden. Dies erleichtert die Verwendung von Peripheriegeräten erheblich, da keine manuelle Konfiguration erforderlich ist.
USB-Datenübertragungsmodi
Datenübertragungsmodus
- Control Transfers: Diese Transfers werden für die Konfiguration und Steuerung von Geräten verwendet. Sie sind asynchron und haben eine feste Größe von 8, 16, 32 oder 64 Bytes.
- Bulk Transfers: Diese Transfers ermöglichen die Übertragung großer Datenmengen mit einer variablen Geschwindigkeit. Sie werden häufig für Massenspeichergeräte wie Festplatten und USB-Sticks verwendet.
- Interrupt Transfers: Diese Transfers werden für die Übertragung von Daten mit zeitkritischen Anforderungen verwendet, wie z. B. für USB-Tastaturen und -Mäuse.
- Isochronous Transfers: Diese Transfers bieten eine garantierte Bandbreite, sind jedoch nicht fehlerkorrigierend. Sie werden häufig für Echtzeit-Audio- und Videoanwendungen verwendet.
Topologie
USB verwendet eine Baumstruktur-Topologie, bei der mehrere Geräte an einen Host angeschlossen werden können. Die Topologie umfasst einen einzelnen Host-Controller, der die Kommunikation zwischen dem Host und den angeschlossenen Geräten verwaltet.