Топология

Пиктограммой, изображенной на рис. 15.3.1, официально обозначается шина USB как в Windows 98, так и на задних стенках компьютеров, а также на всех разъемах USB. Эта пиктограмма на самом деле отображает идею топологии USB. Топология USB практически не отличается от топологии обычной локальной сети на витой паре, обычно называемой "звездой". Даже терминология похожа – размножители шины также называются хабами (от англ. HUB – концентратор).

Рис. 15.3.1. Обозначение шины USB

Условно дерево подключения USB-устройств к компьютеру можно избразить как показано на рис. 15.3.2 (цифрами обозначены периферийные усройства с USB интерфейсом).

Рис. 15.3.2. Дерево подключения USB-устройств к компьютеру

Вместо любого из устройств может также стоять HUB. Основное отличие от топологии обычной локальной сети – компьютер (или host-устройство) может быть только один. HUB может быть как отдельным устройством с собственным блоком питания, так и встроенным в периферийное устройство. Наиболее часто хабы встраиваются в мониторы и клавиатуры.

Клавиатура

Монитор и HUB в нем

Компьютер

Джойстик

Мышь

Модем

Сканер

Колонки

HUB

Другая периферия

Рис. 15.3.3. Пример соединения периферийных устройств в USB-сеть

На рис. 15.3.3 показан пример правильного соединения периферийных устройств в условную USB-сеть. Так как обмен данными по USB идет только между компьютером и периферийным устройством (между устройствами обмена нет), то устройства с большими объемами приема и/или передачи данных должны подключаться либо к самому компьютеру, либо к ближайшему свободному узлу. В данном случае наивысший трафик у колонок (~1.3 Мб/с), затем идут модем и сканер, подключенные к HUB'у в мониторе и завершают цепь клавиатура, джойстик и мышь, трафик у которых близок к нулю.

Может возникнуть вопрос – почему колонки имеют такой высокий трафик? Дело в том, что колонки с USB интерфейсом существенно отличаются от обычных. Для использования таких колонок не требуется звуковая карта. Драйвер колонок отправляет оцифрованный звук сразу в колонки, где с помощью АЦП (ADC) он преобразуется в аналоговый сигнал и подается на динамики. .  

Кабели и разъемы

Сигналы USB передаются по 4-х проводному кабелю, схематично показ анному на рис. 15.3.4.

 

Рис. 15.3.4. Схема 4-х проводного USB-кабеля

Здесь GND – цепь "корпуса" для питания периферийных устройств, VBus – +5V также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D – для приема данных.

Кабель для поддержки полной скорости шины (full-speed) выполняется как витая пара, защищается экраном и может также использоваться для работы в режиме минимальной скорости (low-speed). Кабель для работы только на минимальной скорости (например, для подключения мыши)  может быть любым и неэкранированным.

Как видно из рисунка, невозможно подключить устройство неправильно, так как разъем серии "А" можно подключить только к активному устройству на USB хабу или компьютеру, а серии "В" только к собственно периферийному устройству.

Нумерация контактов USB разъема.
Номер контакта	Назначение	Цвет провода
1	V BUS	Красный
2	D -	Белый
3	D +	Зеленый
4	GND	Черный
Оплетка	Экран	Оплетка

Цоколевка разъемов USB показана на рис. 15.3.5.

Розетка типа 'A'	Розетка типа 'B'
Вилка типа 'A'	Вилка типа 'B'

Рис. 15.3.6. Цоколевка разъемов USB

Разъем серии "А" можно подключить только к активному USB устройству: хабу или компьютеру, а серии "В" только к собственно периферийному устройству.

В режиме низкой скорости USB-сеть может включать такие устройства, как: клавиатуры, мыши, джойстики, матричные принтеры, дигитайзеры, цифровые фотокамеры, модемы для обычных телефонных линий, цепи управления монитором компьютера, а в режиме высокой скорости: колонки, ISDN модемы, внешние накопители класса Iomega Zip, офисные АТС, лазерные и струйные принтеры.