Che cosa è USB?
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USB è un bus seriale, che utilizza quattro cavi schermati per la variante USB 2.0: due per l' alimentazione (VBUS e GND) e due per i segnali di dati differenziali (contrassegnati come D+ e D- in piedinatura). Lo schema di codifica non-Return-to-Zero Inverted (NRZI) viene utilizzato per il trasferimento dei dati, con un campo di sincronizzazione per sincronizzare gli orologi host e ricevitore. I segnali D+ e D- vengono trasmessi su una coppia twistata, fornendo trasferimenti di dati semi-duplex per USB 2.0. I connettori mini e micro hanno le loro connessioni GND spostate dal pin #4 al pin #5, mentre il pin #4 serve come pin ID per l' identificazione On-The-Go host/client.
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doc-16734
Un comunicato stampa di gennaio 2013 del gruppo USB ha rivelato l' intenzione di aggiornare USB 3.0 a 10 Gbit/s. Il gruppo ha finito per creare una nuova versione USB, USB 3.1, che è stata rilasciata il 31 luglio 2013, introducendo una modalità di trasferimento più veloce chiamata SuperSpeed USB 10 Gbit/s, mettendola alla pari con un singolo canale Thunderbolt di prima generazione. Il logo della nuova modalità è dotato di una didascalia "Superspeed+" (stlized come SUPERSPEED+). Lo standard USB 3.1 aumenta la velocità di segnalazione dati a 10 Gbit/s in modalità USB 3.1 Gen2, raddoppiando quella di USB 3.0 (denominata USB 3.1 Gen1) e riduce il sovraccarico di codifica della linea al 3%, modificando lo schema di codifica a 128b/132b. La prima implementazione USB 3.1 ha dimostrato velocità di trasferimento di 7,2 Gbit/s.
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doc-16761
Un carico unitario è definito come 100 mA in USB 1. x e 2.0 e 150 mA in USB 3.0. Un dispositivo può prelevare un massimo di cinque unità di carico da una porta USB 1. x e 2.0 (500 mA) o sei unità di carico USB 3.0 (900 mA). Esistono due tipi di dispositivi: a bassa e ad alta potenza. Un dispositivo a basso consumo (come ad esempio un HID USB) assorbe al massimo un' unità di carico, con una tensione di esercizio minima di 4,4 V in USB 2.0 e di 4 V in USB 3.0.
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doc-16741
Quando un dispositivo USB viene collegato per la prima volta a un host USB, viene avviato il processo di enumerazione del dispositivo USB. Il conteggio inizia inviando un segnale di reset al dispositivo USB. La velocità dati del dispositivo USB viene determinata durante la segnalazione di reset. Dopo il reset, le informazioni del dispositivo USB vengono lette dall' host e al dispositivo viene assegnato un indirizzo univoco a 7 bit. Se il dispositivo è supportato dall' host, vengono caricati i driver necessari per comunicare con il dispositivo e quest' ultimo viene impostato su uno stato configurato. Se l' host USB viene riavviato, il processo di enumerazione viene ripetuto per tutti i dispositivi collegati.
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doc-16762
Alcuni dispositivi, come le unità disco esterne ad alta velocità, richiedono più di 500 mA di corrente e quindi possono avere problemi di alimentazione se alimentati da una sola porta USB 2.0: funzionamento irregolare, malfunzionamento o sovraccarico/danneggiamento della porta. Tali dispositivi possono essere dotati di una fonte di alimentazione esterna o di un cavo a Y con due connettori USB (uno per alimentazione e dati, l' altro solo per alimentazione) da collegare al computer. Con tale cavo, un dispositivo può prelevare energia da due porte USB contemporaneamente. Tuttavia, la specifica di conformità USB stabilisce che "l' uso di un cavo a Y (un cavo con due spinotti A) è vietato su qualsiasi periferica USB", il che significa che "se una periferica USB richiede più potenza di quella consentita dalla specifica USB a cui è progettata, deve essere autoalimentata".
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doc-16737
L' architettura di progettazione dell' USB è asimmetrica nella sua topologia, composta da un host, una moltitudine di porte USB a valle e più periferiche collegate in una topologia a stella. Ulteriori hub USB possono essere inclusi nei livelli, consentendo la ramificazione in una struttura ad albero con un massimo di cinque livelli. Un host USB può implementare più controllori host e ogni controller host può fornire una o più porte USB. È possibile collegare fino a 127 dispositivi, compresi i dispositivi hub, se presenti, a un singolo controllore host. I dispositivi USB sono collegati in serie tramite hub. Un hub integrato nel controllore host è il hub principale.
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doc-16745
In primo luogo concepito e utilizzato ancora oggi per dispositivi di memorizzazione ottica (unità CD-RW, unità DVD, ecc.). ), diversi produttori offrono unità disco rigido USB portatili esterne o custodie vuote per unità disco. Queste offrono prestazioni paragonabili a quelle delle unità interne, limitate dal numero attuale e dai tipi di dispositivi USB collegati e dal limite superiore dell' interfaccia USB (in pratica circa 30 MB/s per USB 2.0 e potenzialmente 400 MB/s o più per USB 3.0). Queste unità esterne tipicamente includono un "dispositivo di traduzione" che collega l' interfaccia di un' unità a una porta di interfaccia USB. Funzionalmente, l' unità appare all' utente come un' unità interna.
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doc-16773
Oltre a limitare la potenza media totale utilizzata dal dispositivo, la specifica USB limita la corrente di spunto (cioè quella utilizzata per caricare i condensatori di disaccoppiamento e filtro) quando il dispositivo è collegato per la prima volta. In caso contrario, il collegamento di un dispositivo potrebbe causare problemi con l' alimentazione interna dell' host. I dispositivi USB sono inoltre necessari per accedere automaticamente alla modalità di sospensione a bassissimo consumo quando l' host USB è sospeso. Tuttavia, molte interfacce host USB non interrompono l' alimentazione dei dispositivi USB quando sono sospese.
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doc-16774
Alcuni dispositivi USB non standard utilizzano l' alimentazione a 5 V senza partecipare a una rete USB adeguata, che negozia il power draw con l' interfaccia host. Questi sono di solito chiamati decorazioni USB. Citazione necessaria] Gli esempi sono: luci da tastiera alimentate tramite USB, ventilatori, raffreddatori e riscaldatori da tazzina, caricabatterie, aspirapolvere in miniatura e perfino lampade lava in miniatura. Nella maggior parte dei casi, questi articoli non contengono circuiti digitali e quindi non sono dispositivi USB standard compatibili. Questo può causare problemi con alcuni computer, come disegnare troppa corrente e danneggiare i circuiti.
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doc-16729
Le connessioni USB sono disponibili anche in cinque modalità di trasferimento dati, in ordine crescente: Low Speed (1.0), Full Speed (1.0), High Speed (2.0), SuperSpeed (3.0) e SuperSpeed+ (3.1). L' Alta Velocità è supportata solo da interfacce USB 2.0 High Speed appositamente progettate (cioè, i controllori USB 2.0 senza la designazione High Speed non lo supportano), così come da interfacce USB 3.0 e più recenti. SuperSpeed è supportato solo da interfacce USB 3.0 e più recenti, e richiede un connettore e cavo con pin e fili aggiuntivi, solitamente distinguibili dagli inserti blu nei connettori.
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doc-16769
Sul computer portatili Dell e Toshiba, la porta è contrassegnata dal simbolo USB standard con un' icona di fulmine sul lato destro. Dell chiama questa funzione PowerShare, mentre Toshiba la chiama USB Sleep-and-Charge. Sui computer portatili Acer Inc. e Packard Bell, le porte USB sleep-and-charge sono contrassegnate con un simbolo non standard (le lettere USB sopra un disegno di una batteria); la caratteristica è semplicemente chiamata Power-off USB. Su alcuni computer portatili come i modelli Dell e Apple MacBook, è possibile collegare un dispositivo, chiudere il computer portatile (in modalità di sospensione) e far continuare a caricare il dispositivo.
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doc-16772
Alcuni dispositivi USB richiedono una potenza maggiore di quella consentita dalle specifiche per una singola porta. Questo è comune per i dischi rigidi e ottici esterni e in generale per i dispositivi con motori o lampade. Tali dispositivi possono utilizzare un alimentatore esterno, consentito dallo standard, o utilizzare un cavo USB a doppio ingresso, di cui uno utilizzato per l' alimentazione e il trasferimento dei dati, l' altro esclusivamente per l' alimentazione, che rende il dispositivo un dispositivo USB non standard. Alcune porte USB e hub esterni possono, in pratica, fornire maggiore potenza ai dispositivi USB rispetto a quanto richiesto dalla specifica, ma un dispositivo conforme allo standard potrebbe non dipendere da questo.
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