3 Интерфейс usb
Последовательный интерфейс USB (Universal Serial Bus - Универсальный Последовательный Интерфейс) специально разрабатывался для простого подключения периферийных устройств. Шина USB представляет собой 4-проводную линию связи с пропускной способностью 1,5 Мбайт/с (12 Мбит/с). К ней можно подключать до 127 устройств по древовидной схеме с использованием одного или нескольких распределительных устройств. Длина соединительного кабеля между отдельными устройствами USB может достигать 5 метров. В шине USB реализована поддержка режима PnP и возможность «горячего» подключения (без выключения питания).
Архитектурой USB предусматривается топология «звезда». Система должна состоять из одного ведущего (корневого) концентратора с контроллером, управляемым операционной системой, требуемого количества концентраторов и узлов (периферийных устройств). Концентраторы могут каскадироваться, образуя древовидную структуру с поддеревьями. Узлы подключаются к концентраторам. Всего узлов может быть до 127; концентратор также считается устройством. В устройства, подключаемые к шине USB, часто встраивается концентратор с единственным выходным портом, что позволяет объединять устройства в цепочку. При построении цепочки следует иметь в виду, что наиболее скоростные устройства, например монитор, следует подключать ближе к корневому концентратору, а наименее скоростные, такие как клавиатура, — в конец цепочки. Это обеспечит постепенное снижение интенсивности трафика от корня к концу цепочки и облегчит приоритетное обслуживание высокоскоростных устройств.
Архитектура USB предусматривает наличие внутренней и внешней частей, при этом внутренняя часть подразделяется на программную и аппаратную составляющие. Все подключаемое к USB оборудование разделено на классы. Клиентский драйвер поставляется в соответствии с классом оборудования. Если оборудование не принадлежит к определенному классу, то драйвер поставляется производителем. Драйвер корневого концентратора и собственно шины USB обеспечивает управление контроллером и всеми концентраторами и поставляется вместе с ОС.
Для соединения устройств и концентраторов USB используется четырехжильный кабель: по двум его проводам подается электропитание на устройства, не имеющие собственного источника питания, а два других используются для передачи информации. Наличие питания на шине позволяет избавиться от многочисленных сетевых адаптеров для модемов, дигитайзеров, клавиатур и т.д. Напряжение питания составляет 5 В постоянного тока.
Логически USB представляет собой шину с доступом через передачу маркера. Это обеспечивает лучшую управляемость по сравнению с доступом с соревнованием, как в сети Ethernet. В отличие от других шинных архитектур концентраторы передают пакеты от корня без полного их получения, что обеспечивает минимальные задержки.
В данном стандарте уже выпускаются модемы, клавиатуры, мыши, сканеры, цифровые фотокамеры и т.д. Важно, что в шине предусмотрена подача на подключаемые устройства питающего напряжения (в последовательном интерфейсе RS-232C, например, этого нет).