USB

Allgemeines

Univesal Serial Bus Intel Industriestandard Schnittstelle an Geräten für Peripherie-Geräte Vereinheitlichung diverser serieller Anschlüsse Verschiedenste Einsatzgebiete

Mechanischer Aufbau

Stecker-Buchse-Prinzip Nur eine Position des Steckers in Buchse möglich Verschiedene Typen je nach Anwendungsgebiet Standard zum Anschluss an PC:

Buchse(n) vom Typ A

Verkabelungsprinzip

USB-H

ost-Controller

Stromversorgung

Standardstecker

Pin Name Beschreibung1 VCC +5 V ±5 %2 D- Data -3 D+ Data +4 GND Masse

Stromversorgung

Mini-Stecker

Pin Name Beschreibung1 VCC +5 V ±5 %2 D- Data -3 D+ Data +

4 ID Typ A: Masse, Typ B: keine Belegung

5 GND Masse

Signalübertragung

Series1

-1

0

1

Series1

-1

0

1

L1

L2

Series1

-2

-1

0

1

2

GES

Der USB-Host-Controller

Steuert Kommunikation zwischen Geräten Kommunikation durch Polling

Anfrage vom Controller Senden der Daten vom Gerät

Besteht im Normalfall aus mehreren Controllern

Der USB-Host-ControllerAnmeldevorgang Reset, beide Datenleitungen auf Massepotential

Gerät bekommt Adresse 0 Zuweisung einer eindeutigen Adresse durch Host-

Controller Initial-Poll

Hersteller- und Produkt-ID Alternative Konfigurationen + Geräteklasse Control-Transfer-Modus, beidseitige Kontrolle der Daten

Der USB-Host-ControllerAnmeldevorgang Konfiguration kann mehrere Schnittstellen besitzen Schnittstelle kann mehrere Endpunkte besitzen Unterschiedlicher Strombedarf Unterschiedliche Datenraten über “Alternate Settings“

Endpunkt-Betriebsmodi

Endpunkte == Unteradressen USB SIE (Serial Interface Engine) Unabhängige Datenströme 1 Endpunkt (Adresse 0) für Erkennung Maximal 31 Endpunkte pro Gerät

15 In- und Out 1 für Erkennung

Bei Low-Speed Geräten: Max 3 Endpunkte

Endpunkt-Betriebsmodi

Bei Low-Speed Geräten: Max 3 Endpunkte

Standards

USB 1.0 nur auf dem Papier, nie im Handel

USB 1.1 Low-Speed ( 1,5 Mbit/s = 187,5 kByte/s ) Full-Speed ( 12 Mbit/s = 1,5 MByte/s )

USB 2.0 Hi-Speed ( 480 Mbit/s = 60 MByte/s)

USB 3.0 SuperSpeed ( 5 Gbit/s = 625 MByte/s )

Überblick  USB 1.1 Low Speed USB 1.1 Full SpeedUSB 2.0 Full Speed FireWire

Übertragungsrate 1,5 MBit/sec 12 MBit/sec 480 MBit/sec 400 MBit/sec

Endgeräte 2 31 127 63

Kabelläng zwischen Geräten 1 m 1 m 5 m 4,50 m

Maximale Kabellänge     30 m 72 m

PC notwendig Ja Ja Ja Nein

Plug & Play bedingt Ja Ja Ja

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1.5 12

480

5000

USB-Bruttodatenübertragungsraten

Low Speed Full Speed Hi-Speed SuperSpeed

Mbit/S

Perspektiven

USB 3.1 Developers Days, Singapore

19-20 November 2014 10 Gbit/s USB Verbindungstyp C

Perspektiven

WUSB (Wireless Universel Serial Bus Drahtlose Übertragung von Daten Angepeilt

480Mb/s auf 3 Meter 110Mb/s auf10 Meter

Eventuell native Implementation, nicht über Transmitter/Empfänger

Alternativen NAS Jede andere Art von Speicher im Netzwerk/auf Servern

Allgemeines

Industriestandard 1990, Bluetooth Special Interest Group (SIG) Datenübertragung durch Funktechnik Ersetzen von Kabelverbindungen Name:

Dänischer König Harald Blauzahn Vereinte verfeindete Teile Dänemarks

Allgemeines

Frequence Hopping / Spread Spectrum (Freuquenzsprungverfahren) Verringert Störungen 79 Stufen, je 1 MHz Abstand Bis zu 1600 Mal / Sekunde

Verkabelungsprinzip

Verbindungsaufbau

Passiver Modus Inquisitionsphase : Entdecken von Zugangsknoten Synchronisierung mit dem Zugangsknoten (paging) Entdeckung der Dienste des Zugangsknotens Aufbau eines Kanals mit dem Zugangspunkt Paarung mittels PIN-Code (Sicherheitscode) Benützung des Netzwerks

Übertragungsgeschwindigkeiten

1.0, 1.0B, 1.1 (Juli 1999, Februar 2001)  732,2 kbit/s, vergleichbar mit DSL-Anschluss (1st Gen.)

1.2 (November 2003) 1 Mbit/s

2.0 + EDR und 2.1 + EDR (November 2004) EDR == Enhanced Data Rate

3.0 + HS HS == High Speed (24 Mbit/s) UWB und WiMedia MAC: 480 Mbit/s, jedoch aufgegeben

Energiesparmodi

HOLD-Modus SNIFF-Modus PARK-Modus Protokollerweiterungen

Bluetooth low energy (ab Version 4.0) Smart (Ready)

Sicherheit

Freuquenzsprungverfahren1. Non-Secure Mode

keine Sicherheitsmechanismen, nur Frequence Hopping2. Service-Level Enforced Security

dienstspezifisch3. Link-Level Enforced Security

beim Verbindungsaufbau auf  Link Layer  Verschlüsselung optional

GeräteklassenKlassen Max. Leistung       Max. Leistung        Reichweite allgemein

Reichweite im Freien

Klasse 1 100 mW 20 dBm ca. 100 m ca. 100 m

Klasse 2 2,5 mW 4 dBm ca. 10 m ca. 50 m

Klasse 3 1 mW 0 dBm ca. 1 m ca. 10 m

Quellenhttp://www.usb-infos.de/http://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bushttp://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/0312021.htmhttp://netzmafia.de/skripten/hardware/USB/http://www.computerbild.de/artikel/cb-Ratgeber-PC-Hardware-USB-4400946.htmlhttp://www.computerbild.de/artikel/cb-Ratgeber-PC-Hardware-USB-4401693.htmlhttp://www.hardwaregrundlagen.de/oben07-003.htmhttp://www.usb.org/developers/events/USB31DevDaysSingaporehttp://www.usb.org/developers/wusb/

http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetoothhttp://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth_Low_Energyhttp://de.kioskea.net/contents/605-funktionsweise-von-bluetoothhttp://www.computerbild.de/artikel/cb-Ratgeber-Handy-Bluetooth-3176998.htmlhttp://karguti.de/Arbeiten/Vertiefung/4_VT_Bluetooth_Stumpp.pdfhttp://www.spiegel.de/netzwelt/gadgets/was-ist-bluetooth-a-860378.html

Bildquellenhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/USB-Steckerformen.jpghttp://netzmafia.de/skripten/hardware/USB/USB-Stecker-Buchsen.gifhttp://netzmafia.de/skripten/hardware/USB/USB_AB.gifhttp://netzmafia.de/skripten/hardware/USB/USB_MINI_AB.gif

http://www.pcgameshardware.de/screenshots/original/2009/04/Bluetooth_LOGO.gifhttp://karguti.de/Arbeiten/Vertiefung/4_VT_Bluetooth_Stumpp.pdf (Seite 16, 2.4 Überblick, Abbildung 3)

Firewire IEEE 1394

Von der IEEEP 1394 Working Group entwickelt Serieller Bus, IEEE 1394b unterstützt Ringtopologie Große Verbreitung in Ton- und Videotechnik

Firewire IEEE 1394

Stromversorgung: max. 30 V max. 1,5 A Kabellängen: bis 4,5 m Gerätezahl: bis zu 63 pro Bus

Firewire 400 (IEEE 1394 - 1995)

bis zu 400 Mbit/s Vollduplex Datenübertragung Kabellängen bis 4,5 Meter (Unterstützung bis zu 72

Meter) 7-8 Watt, 25 Volt 6-Pin Alpha-Stecker

Verbesserungen (IEEE 1394 - 2000)

Unterstützung für asynchrones streamen schnelleres Bus-Rekonfigurieren energiesparender Suspend-Modus Bus kann Arbitration beschleunigen kompakter 4-Pin Stecker, ohne Stromkontakte

Firewire 800 (IEEE 1394 - 2002)

Bis zu 800 Mbit/s Vollduplex Abwärtskompatibel zu IEEE 1394b Standard Neuer 9-Pin Beta-Stecker

Firewire S1600 und S3200

Mit 1,6 bzw. 3,2 Gbit/s Übertragungsraten Nutzt Beta-Modus von Firewire 800 vollständig aus

Zukunft

Projekt IEEE 1394d soll optisches Kabel hinzufügen 6,4 Gbit/s werden erwartet Neuer Stecker

Thunderbolt

Von Intel und Apple entwickelt Kombiniert PCIe und Displayport „Blitz“schnelle Datenübertragung

Thunderbolt 1

10 Gbit/s pro Kanal, 20 Gbit/s gesamt Stromversorgung: max. 18 V max. 550 mA Kabellänge: Kupfer 3 m, Optisch 100 m Gerätezahl: bis zu 6

Thunderbolt 2

Codename Falcon Ridge 20 Gbit/s aggregierte Kanäle Unterstützt

PCIe 2.0 Displayport 1.2

Thunderbolt 3

Codename Alpine Ridge 40 Gbit/s und 50% weniger Stromverbrauch Unterstützt PCIe 3.0, HDMI 2.0 und Displayport 1.2

oder 1.3 Versorgt Endgeräte mit bis zu 100 W

IrDA

Verschiedene Protokolle zur Drahtlosübertragung Sendet Daten via Infrarot Oft für Fernbedinungen verwendet

IrDA

Übertragungsgeschwindigkeit je nach Protokoll mit Giga-IR bis zu 1 Gbit/s

IrDA