usb چیست (1)

[icedemon]

· تاريخچة USB

· مقايسه USB با ساير پورتهای رايج

· پشتيباني سيستم عامل از USB

· محدوديت‌هاي USB

كه اميدوارم مورد توجه بازديد كنندگان گرامي واقع شوند.

منتظر پيامهاي شما عزيزان هستم.



تاريخچة USB

USB پورتي است كه براي نصب ابزارهاي جانبي به كامپيوتر به صورت External طراحي شده است.

نبود يك پورت با سرعت بالا و عدم امكان اتصال همزمان چندين دستگاه جانبي به يك PC مهم‌ترين دليل براي طراحان USB بود.

ارگان‌هايي مانند

IEEE (Institue of Electrical and Electronics Engineers)

و TIA (Telecommunications Industry Association) از پشتيبانان گسترش پروتكل USB بودند.

طراحي USB محصول همكاري مشترك ارگانهاي فوق با شركت‌هايي بود كه براي توليدات خود نياز به يك استاندارد جديد داشتند.



چهار شركت Compaq (كه بعداً توسط HP خريداري شد)، Intel، Microsoft و NEC مالكان كپي‌رايت USB 1.1 Specification هستند.

در ژانويه 1996، USB 1.0 بعد از چندين سال كار و تلاش توسط متخصصان شركت‌هاي فوق ارائه شد. در سپتامبر 1998 نسخه USB 1.1 ارائه شد.

USB 2.0 كه 40 بار سريع‌تر و كاملاً سازگار با USB 1.1 در اكتبر 1998 ارائه شد.

در تهيه استاندارد USB 2.0 علاوه بر چهار شركت اوليه شركت‌هاي Hewlett Packard، Lucent و Philips نيز مشاركت داشتند.



سادگي استفاده

ساده‌بودن استفاده از Interface مهم‌ترين هدف طراحان USB بوده است از جمله عواملي كه باعث سادگي كار با USB شده است عبارتند از:

1- استفاده از يك Interface استاندارد و يكسان براي تمامي وسايل جانبي

2- تنظيم اتوماتيك

تنظيم اتوماتيك به اين صورت است كه وقتي كه كاربر يك وسيله جانبي USB را به پورت يك كامپيوتر روشن وصل مي‌كند، ويندوز به صورت اتوماتيك وسيله را شناسايي مي‌كند. حال اگر اولين باري باشد كه اين وسيله USB را به كامپيوترتان اضافه كرده‌ايد، ويندوز درايو وسيله را از شما مي‌خواهد و آن را به طور اتوماتيك نصب و پيكر‌بندي مي‌كند. كاربران هيچ نيازي به اجراي برنامه Setup و يا reset كردن سيستم خود قبل از استفاده از وسيله اضافه شده ندارند.

3- عدم نياز به تنظيمات توسط كاربر

ابزارهاي USB هيچ نيازي به انجام تنظيمات توسط كاربر، مانند تنظيم آدرس پورت و يا IRQ ندارند. ويندوز به طور اتوماتيك يك IRQ آزاد را به دستگاه USB شما اختصاص مي‌دهد.

4-راحتي اتصال

با استفاده از ابزارهاي USB شما براي اضافه كردن يك كارت و طبعاً يك قابليت جديد به كامپيوترتان هيچ نيازي به باز كردن Case نداريد. يك كامپيوتر به طور معمولي حداقل 2 پورت USB دارد. و اين تعداد پورت‌ها مي‌توانند براي اضافه كردن وسيله‌هاي بيشتر توسط HUB گسترش يابند.

بر اساس استاندارد USB حداكثر تا 127 وسيله USB را مي‌توان به يك كامپيوتر متصل ساخت. امروزه با توجه به كاركرد مناسب USB ابزارهاي USB روز به روز در حال گسترش هستند. كيبورد، موس، اسپيكر، فاكس مودم، كارتهاي ويديو، رسيورهاي TV و ماهواره،



CD-Drive، DVD-Drive و هاردهايي با ظرفيت و سرعت‌هاي بالا، اسكنر، پرينتر، انواع PDAها و گوشي‌هاي موبايل از جمله وسايلي هستند كه اكنون با Interface، USB در بازار موجود هستند و اين موضوع در حال گسترش است.

5- كابلهاي يكسان

كابلهاي مورد استفاده براي تمامي ابزارهاي USB يكسان و استاندارد است. Connectorهاي آنها نيز مشخص است و نمي‌توان آنها را به صورت اشتباهي به كار برد. يك كابل USB معمولاً 5 متر طول دارد ولي با استفاده از HUB مي‌توان طول كابلها را به 30 متر افزايش داد.

6-Hot Pluggable

شما مي‌توانيد يك ابزار و وسيله USB را هر زماني كه خواستيد به PC وصل كنيد و يا از PC جدا كنيد، بدون اين كه هيچ گونه آسيبي به وسيله USB يا كامپيوتر وارد شود.

سيستم عامل مي‌تواند به طور اتوماتيك وصل بودن يا جدا شدن وسيله USB را تشخيص دهد.

7- عدم احتياج به منبع تغذيه جانبي

در اكثر موارد شما براي كار كردن با يك وسيله USB احتياجي به استفاده از يك منبع تغذيه جانبي نداريد، رابطه USB داراي خطوط زمين و 5V+ است. يك وسيله جانبي كه به حداكثر 500mA جريان نياز داشته باشد مي‌تواند از تغذيه موجود بر روي پورت استفاده كند. در غير اين صورت بايد از يك تغذيه جانبي استفاده كرد.

8-سرعت

استاندارد USB در USB 1.1 در مد Full-Speed مي‌تواند تا 12 Megabit Per Second سرعت تبادل اطلاعات داشته باشد اما نرخ واقعي تبادل Data كمتر از اين ميزان است. زيرا خطوط باس ممكن است بيت‌هاي وضعيت، كنترلي، كشف و تصحيح خطا را نيز همراه Data ارسال كنند.



از نظر تئوري در زماني كه از يك وسيله USB استفاده مي‌كنيم مي‌توان تا 9.6 Megabit/ Second يعني 1.2 Megabyte/ Second نرخ تبادل اطلاعات داشت.

اگر اين براي شما كافي نيست مي‌توانيد از USB 2.0 در مد Full-Speed با سرعتي برابر با
480 Megabit/ Second استفاده كنيد.

USB در مد Low-Speed تا 1.5 Megabit/ Second نرخ انتقال اطلاعات دارد.

9- صحت اطلاعات

استاندارد USB مي‌تواند با توجه به سخت‌افزار و نرم‌افزار به كار رفته در آن خطاهايي را كه در زمان ارسال و دريافت اطلاعات رخ مي‌دهد را كشف و تصحيح كند.

10-هزينه كم

يك ابزار USB به دليل نياز به ابزار كم و يكسان بودن كابلها و پورتهاي ورودي يكسان بر روي PC براي همه وسيله‌ها ارزان است و براي كار بردهايي با سرعت پايين سخت‌افزار مناسب با سرعت پايين و هزينه كم وجود دارد.

11- مصرف انرژي كمتر

مدارهاي Power-Saving و خاموش كردن اتوماتيك ابزار USB در زمان عدم استفاده از مزاياي USB است.

اين پارامتر براي كامپيوترهايي كه از باتري استفاده مي‌كند بسيار حائز اهميت است.

تمامي مزاياي فوق كه كاربران مي‌توانند از آن استفاده كنند، براي طراحان سخت‌افزار نيز مهم است. زيرا آنها مجبور نيستند به دليل محدوديت در پورت‌هاي PC براي دستگاههاي خود پورت‌هاي غير رايج طراحي و استفاده كنند. با استفاده از كابلهاي يكسان و سيستم اتوماتيك كشف و تصحيح خطا طراحان ديگر مجبور نيستند به طراحي كابلهاي رابط بپردازند يا در نرم‌افزار خود از سيستم كشف و تصحيح خطا استفاده كنند.



علاوه بر آنكه برنامه‌نويسي براي كار با ابزار USB بسيار ساده و آسان است و طراحان سخت افزار مي‌توانند دستگاه خود را فقط با استفاده از يك تراشه كنترلر USB به پورت USB متصل كنند.

[Parham]

منابع مقالات هم اگر ذکر بشه بهتر هست...

پ.ن : اگر امکانش بود یک بخش برای مقالات و آموزش ها به عنوان زیر مجموعه یا انجمن جدید ایجاد بشه بهتر است...

[icedemon]

پشتيباني سيستم عامل از USB

در اينجا بحث ما در مورد كامپيوترهاي سازگار با IBM و مبتني بر سيستم عامل ماكروسافت ويندوز مي‌باشد. هر چند كه ديگر خانواده‌هاي PC و سيستم عاملهاي ديگر مانند Linux، Unix و غيره نيز از USB پشتيباني مي‌كنند.

ويندوز 98 اولين محصول ماكروسافت بود، كه از پورت USB پشتيباني مي‌كرد. كلاً اين سيستم عامل مي‌توانست كارهاي زير را در مورد يك وسيله USB انجام دهد.

الف) Detect كردن زماني كه وسيله به PC اضافه شده يا از سيستم جدا شده.

ب) ارتباط با وسيله اضافه شده براي پيدا كردن راه‌حلي براي تبادل اطلاعات با آن

پ) تهيه مكانيزمي كه درايورهاي نرم‌افزاري را فعال كند تا با سخت‌افزار USB ارتباط برقرار كند.

پس از اين كه سيستم عامل سه مورد بالا را انجام داد، سخت‌افزار اضافه شده آماده استفاده خواهد بود.

ويندوز 98 از ابزارهاي صوتي نظير، Speaker و Microphoneهاي USB پشتيباني مي‌كرد.

ويندوز 98 SE كه در June 9 سال 1999 ارائه شد از مودم‌هاي USB نيز پشتيباني مي‌كرد.

و بالاخره ويندوز 2000 از mass-storage و Printerها نيز پشتيباني مي‌كرد. در ويندوز 98 باس USB و درايورهاي ابزارهاي USB از Win 32 Driver Mode (WDM) استفاده مي‌كنند، كه براي طراحي درايورهايي تحت ويندوز 98 به بعد تعريف شده است.

با استفاده از اين تكنيك اكنون ويندوز به راحتي با تراشه‌هاي كنترلر USB به خوبي كار مي‌كند و مي‌تواند با آنها ارتباط برقرار كند.

تراشه‌هاي كنترلر USB پل ارتباطي ابزار خارجي و كامپيوتر هستند. بعضي از اين تراشه‌هاي كنترلر خود يك ميكروكامپيوتر هستند كه شامل CPU و حافظه مي‌شوند و در حافظه آنها دستور‌العملهاي لازم براي ارتباط با پورت وجود دارد.

بعضي از تراشه‌هاي ديگر كنترلر USB احتياج به يك ميكروكنترلر معمولي دارند تا براي كاركرد صحيح در كنار آنها قرار گيرد.

وظيفه اين USB Controllerها، ارسال و دريافت اطلاعات در زماني است كه بايد عمل خواندن يا نوشتن انجام شود.

در اين تراشه‌هاي USB Controller معمولاً يكسري از دستورالعملها و توابع به صورت كد شده و آماده از سوي شركت سازنده آماده است و احتياجي به Program شدن ندارند.

اكثر تراشه‌هاي USB Controller بر اساس نياز به ميكروكنترلر طراحي شده‌اند و اين امر باعث شده تا هزينه تمام شده يك USB Controller پايين بيايد.



محدوديت‌هاي USB

1- سيستم عامل‌ها و PCهاي قديمي

USB از ابزارهاي قديمي و سيستم عاملهاي قديمي پشتيباني نمي‌كند و بعضي از كامپيوترهاي قديمي ممكن است پورت USB نداشته باشند. براي حل اين مشكل بايد از سخت‌افزار موجود كه به صورت يك كارت PCI است استفاده كرد و سيستم عامل را به ويندوز 98 يا بالاتر ارتقاء داد.

2- محدوديت سرعت

USB بسيار متنوع و پر كاربرد است اما براي هر كاري طراحي نشده است. براي كار با سرعت‌هاي بالا مانند كار با وسايل ويديويي بايد از USB 2.0 كه بر اساس استاندارد IEEE-1394 طراحي شده استفاده كرد.

3- محدوديت سرعت

USB بـه عنوان يك Desktop USB طراحي شده است و بـراي كـار بـا وسايـلي است كـه در نزديك PC قرار مي‌گيرند.

يك تكه كابل USB مي‌تواند تا 5 متر طول داشته باشد. اما Interfaceهايي مانند RS-232 يا RS-485 يا كارت شبكه مي‌توانند از طول كابل بيشتري پشتيباني كنند.

با استفاده از پنج HUB در مسير ابزار USB و PC مي‌توان حداكثر فاصله را به 30 متر رساند.

[icedemon]

US‌B ها (Universal Serial Bus) چگونه کار می کنند ؟!

هر کامپیوتری که شما امروزه برای خانه یا محل کار خود می خرید ، دارای یک یا چند رابط USB می باشد که در پشت آن است. این رابطهای USB این اجازه را به شما می دهند که هر گونه وسیله ای اعم از Mouse یا Printer را به راحتی و آسانی به کامپیوتر خود وصل کنید.
سیستم عامل (OS) نیز USB را پشتیبانی می کند ، بنابراین نصب راه انداز سخت افزار (Driver) نیز سریع و راحت می باشد. در مقایسه با سایر روشهای اتصال سخت افزارها به کامپیوتر مثل Parallel Port و Serial Port و یا کارتهای مخصوصی که در Case کامپیوتر خود نصب می کنید ، سخت افزارهای دارای USB به طور باورنکردنی ساده هستند.
هر فردی که حداقل دو تا سه سال با کامپیوتر آشنایی داشته باشد مشکلی را که USB سعی در حل آن دارد را می داند. در گذشته اتصال وسایل به کامپیوترها یک دردسر واقعی بود.
Printer ها به وسیله Parallel Port مخصوص پرینتر به کامپیوتر وصل می شوند که در بیشتر کامپیوتر ها بیشتر از یک درگاه نبود. وسایل دیگری مثل ZIP Drive که در اتصال با کامپیوتر احتیاج به سرعت بالا دارند نیز از درگاه موازی استفاده می کردند که اغلب با موفقیت نسبی و سرعت کم همراه بودند. ولی مودم ها از درگاه سری استفاده می کردند و همچنین برخی از چاپگرها و چیزهای مثل Palm Pilots و دوربینهای دیجیتالی. اغلب کامپیوتر ها حداکثر دو درگاه سری دارند و در اغلب موارد بسیار کند می باشند.
سخت افزارهای دیگری که نیاز به اتصال با سرعت بیشتری داشتند ، با کارتهای خودشان ارائه می شدند که این کارتها می بایست در شیار کارت در داخل Case کامپیوتر قرار می گرفتند. متاسفانه تعداد این شیار های کارت محدود می باشد و شما احتیاج به یک متخصص برای نصب نرم افزار برخی از این کارتها خواهید داشت. هدف USB پایان دادن به این دردسرها می باشد.
USB یک راه استاندارد شده و راحت را برای اتصال تا 127 سخت افزار مختلف به یک کامپیوتر ، در اختیار شما قرار می دهد. هر سخت افزار می تواند حداکثر تا 6 مگابایت در ثانیه از پهنای باند استفاده کند ، که برای تعداد بسیاری از سخت افزارهای جانبی که اغلب مردم می خواهند به کامپیوتر خود متصل کنند به اندازه کافی سریع است. امروزه تقریبا تمام سخت افزارهایی که ساخته می شوند ، USB را دارا می باشند. نمونه لیستی از واحدهای USB که شما می توانید بخرید به شرح زیر است :

Printers
Scanners
Mice
Joysticks
Flight yokes
Digital cameras
Webcams
Scientific data acquisition devices
Modems
Speakers
Telephones
Video phones
Storage devices such as Zip drives
Network connections

اتصال یک سخت افزار USB به کامپیوتر بسیار آسان است. درگاه USB را در پشت کامپیوتر پیدا کنید و اتصال دهنده USB را به آن متصل کنید. چنانچه دستگاه شما جدید باشد ، سیستم عامل آن را به طور خودکار شناسایی کرده و دیسک راه انداز را می خواهد. چنانچه دستگاه نصب شده باشد ، کامپیوتر USB را فعال ساخته و شروع بع ارتباط می کند. (USB می تواند در هر زمان به کامپیوتر وصل و یا از آن جدا شود). اغلب سخت افزارهای USB با کابل مخصوص خود ارائه می شوند و کابل یک فیش A دارد. در غیر اینصورت فیش آن به صورت B می باشد.
اتصال A به صورت UpStream به سمت کامپیوتر عمل می کند ، در حالی که اتصال B در جهت DownStream عمل کرده و به واحدهای مجزا متصل می شود. با استفاده از اتصال دهنده های مختلف در حالت Upstream و DownStream اختلال غیر ممکن است. اگر شما یک کابل اتصال دهنده B را به یک سخت افزار متصل کنید می دانید که کار خواهد کرد. به طور مشابه شما می توانید هر اتصال دهنده A را به هر سوکت A متصل کنید .
USB استاندارد تا 127 دستگاه را پشتیبانی می کند و USB HUB ها نیز یکی از شاخه های این استاندارد هستند. یک هاب معمولا دارای 4 پورت می باشد ولی ممکن است بیشتر باشد. شما هاب مورد نظر را به کامپیوتر خود وصل کنید و بقیه دستگاهها یا حتی هاب دیگری را به این هاب وصل می کنید. با زنجیری شدن این HUB ها به یکدیگر ، شما می توانید ده ها در گاه USB قابل دسترس با یک کامپیوتر داشته باشید.
HUB ها می توانند روشن و یا خاموش شوند. چنانکه جلوتر خواهید دید USB استاندارد به دستگاهها این اجازه را می دهد تا برق خود را از USB Connection بگیرند. مشخص است که یک دستگاه پر مصرف مثل یک پرینتر و یا یک اسکنر خودشان برق مورد احتیاجشان را تامین می کنند اما دستگاههای کم ولتاژ مثل Mouseها یا دوربینهای Digitalی به منظور ساده تر شدن ، برقشان را از BUS دریافت می کنند. برق (تا 500 میلی آمپر در 5 ولت) از کامپیوتر می آید. اگر شما تعداد زیادی از دستگاههای Self Powered مثل پرینتر و اسکنر داشته باشید ، در آن صورت Hub شما احتیاجی به برق نخواهد داشت. هیچ کدام از این دستگاهها که به Hub متصل شده اند احتیاج به برق اضافه ندارند بلکه کامپیوتر آن را تامین می کند.
اگر چنانچه تعداد زیادی دستگاههای بودن منبع تغذیه مثل Mouse و دوربینها را داشته باشید ، احتمالا به یک هاب با منبع تغذیه احتیاج پیدا خواهید کرد. هاب Transformer مخصوص خود را دارد که برق لازم برای bus را تامین می کند. بنابراین دستگاهها بار زیادی به منبع تغذیه کامپیوتر شما وارد نمی کنند.

[Kaveh]

منابع مقالات هم اگر ذکر بشه بهتر هست...

پ.ن : اگر امکانش بود یک بخش برای مقالات و آموزش ها به عنوان زیر مجموعه یا انجمن جدید ایجاد بشه بهتر است...

حتما پرهام جان به فکرش هستیم ! امشب درست میشه :)

[Kaveh]

icedemon عزیز عالی بود !
اما اگه مطالبت منبع داره اگه منبعشم بزاری خیلی بهتره چون امکان داره واسه فروم دردسر شه! گذاشتن منبع هم از قوانین فروم هست !
ممنون از توجهتون
مرسی

[hbox]

اگه خوشتون اومده بگین هنوزم هست!

[icedemon]

این مطلب برگرفته از وبلاگ http://emadusb.persianblog.com/ میباشد که به عنوان تحقیق یک دانشجو بوده.
با تشکر از پرهام و elit3man که من رو راهنمایی کردن.
البته خودش در وبلاگ مطالب دیگری گزاشته که من مورد نیاز ندیدم.
فقط یک جدول برای مقایسه پورت usb با سایر پورتها هست که به نظرم مفید باشد.

[hrnm]

مثل این بچه های اینجا از لحاظ علمی در سطح بالا هستند فکر کنم این بخش آموزش خیلی لازم

[icedemon]

مثل این بچه های اینجا از لحاظ علمی در سطح بالا هستند فکر کنم این بخش آموزش خیلی لازم
بله من تقاضای ساخت انجمن آموزش رو دادم و گفته شده 100% در آینده ساخته میشود.
و از شما تشکر میکنم برای تائید حرفم.

[aras]

لطفا راهنمايي كنيد كه آيا مي شود با يك فلاش درايو معمولي سيستم را بوت كرد (مثلا ديتا تراولر كينگ استون)
و نيازهاي نرم افزاري وسخت افزاري چيست. مرسي

[icedemon]

شنیدم usb های جدید با سرعت بیشتر ساخته شد که به usb 6 معروف کسی میدونه اطلاعاتش چیه.