با درگاه USB آشنا شوید

[Hamed 9237]

درگاه سریال جهانی

با ورود فناوری‌های جدید در زمینه ارتباط تجهیزات مختلف با رایانه رقابت در این قسمت وارد مرحله جدیدی شده است. از یک طرف اینتل با عدم حمایت رسمی از نسل سوم فناوری USB زمینه را برای ورود فناوری اختصاصی خود به نام تاندربولت آماده کرد اما از سوی دیگر این رابط اینتل هم به صورت عمومی عرضه نشد و فعلا تنها روی برخی محصولات اپل به کار گرفته شده است. بنابراین به نظر می‌رسد رابط‌های USB همچنان پس از 15 سال بتوانند بدون رقیب جدی به راه خود ادامه دهند خصوصا اینکه نسل سوم این درگاه نیز برای اغلب ارتباطات روزمره سرعت مناسبی دارد و به تدریج در رایانه‌ها بیشتر دیده می‌شود.

رابط USB‌ در اواسط دهه 90 وارد بازار شد و به عنوان یک استاندارد صنعتی در تجهیزات مرتبط با رایانه به کار گرفته شد. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های USB‌ این است که می‌تواند انرژی مورد نیاز تجهیزات مختلف را هم تامین کند زیرا از طریق کابل‌های ارتباطی این کانکتور برق نیز منتقل می‌شود. این رابط در ابتدا تنها برای ماوس و کیبورد و برخی لوازم ساده مورد استفاده قرار گرفت با این حال بعد از مدتی توانست با غلبه بر سایر رابط‌ها به عنوان مهم‌ترین روش ارتباطی در وسایل پیشرفته همچون موبایل‌ها و درایوهای بیرونی مطرح شود. به همین دلیل پورت‌های موازی و سریال در مادربوردها از بین رفتند و تمام وسایلی که تا قبل از آن از رابط‌های دیگر استفاده می‌کردند با ورود USB فناوری‌های خود را تغییر دادند. یکی از دلایل عمده نیز سازگاری این رابط با محصولات مختلف سرعت قابل قبول و انتقال برق بود. ضمن اینکه تجهیزات USB به راحتی وصل می‌شوند و برای کار با آنها نیازی به خاموش و روشن کردن سیستم نیست. جالب است بدانید تنها در سال 2008 حدود دو میلیارد وسیله مجهز به رابط USB‌ در سراسر دنیا فروخته شده است و این محصولات در 127 رده، طبقه بندی می‌شوند.

یکی دیگر از پیشرفت‌های مهم برای این درگاه توانایی دسترسی به کنترل‌کننده میزبان است که در این شرایط می‌توان از این درگاه برای وسایل ذخیره‌سازی و حافظه‌ها استفاده کرد. با توسعه این درگاه فلش‌دیسک‌ها به سرعت رشد کردند و توانستند سهم دیسک‌های نوری را به شدت کاهش دهند. این فناوری علی‌رغم ظاهر ساده‌ای که دارد با پیچیدگی‌های زیادی همراه بوده است. همین که بتوانید یک فایل را گرفته و درون درایو USB‌رها کنید، نشان می‌دهد نحوه ارتباط با سیستم‌عامل و کنترل درگاه در چه حدی است. این فناوری توسط انجمن فعالان USB به نام USB-IF تبدیل به یک استاندارد شد و پروتکل‌های آن به‌طور یکسان توسط سازندگان محصولات مرتبط مورد استفاده قرار گرفت. این ویژگی‌ها درایوهای فلش را تبدیل به وسیله‌ای مشابه هارددیسک‌ها کردند و سیستم‌عامل می‌تواند فرمت‌های مختلفی را روی این حافظه‌ها پشتیبانی کند.

همان‌طور که در بالا گفته شدرابط‌های USB‌برای 127 قطعه مختلف استفاده می‌شوند. در این شرایط سیستم‌عامل باید توانایی شناسایی وسیله مورد نظر را داشته باشد و بتواند راه‌اندازه مخصوص به آن را اجرا کند. ضمن اینکه قبل از این شرایط نیز به محض اتصال وسیله به مادربورد، باید کنترل‌کننده مربوط در مادربورد فعال شود. برای این کار کلاس‌های مختلفی برای تجهیزات USB تعریف شده است و هر کدام از آنها طیف وسیعی از محصولات با کاربردهای مشابه را در بر می‌گیرند. به عنوان مثال در کلاس 01h که مربوط به تجهیزات صوتی است وسایلی مانند اسپیکر، میکروفون و کارت صدا قرار دارند و در کلاس 08h که برای وسایل ذخیره‌سازی است محصولات متنوعی مانند فلش‌دیسک‌ تا کارت‌‌خوان، دوربین دیجیتال و پخش‌‌کننده‌های موسیقی هستند. محصولاتی مانند وب‌کم‌، چاپگر، کیبورد، مودم، بلوتوث و حسگر اثر انگشت هر کدام کلاس مخصوص خود را دارند. یکی از نکات قابل توجه نحوه شناسایی وسیله مورد نظر و انتخاب راه‌اندازه آن توسط سیستم‌عامل است. به عنوان مثال پس از اتصال یک اسکنر به رایانه، ویندوز درایورهای کلاس 06h را اجرا می‌کند و اسکنر با شرایط پیش‌فرض شناسایی خواهد شد. برخی از وسایل نیز هستند که در هیچ‌کدام از این کلاس‌ها قرار نمی‌گیرند. برای این گروه از محصولات یک کلاس مجزا به نام FFh قرار داده شده است که به معنی نیاز به نصب درایور ارائه شده توسط شرکت سازنده‌ است و ویندوز این وسیله را شناسایی نخواهد کرد تا زمانی که راه‌اندازه مربوطه نصب شود.

رابط‌های USB‌ در ابتدا تنها یک مدل را در بر می‌گرفتند و همگی یک شکل داشتند اما بعدها تنوع بیشتری پیدا کردند و در سایزهای مختلف تولید شدند. این تنوع باعث افزوده شدن وسایلی مانند موبایل‌ها شد که نیاز به کانکتورهای کوچک داشتند. اگر یک کابل USB را در نظر بگیرید یک طرف آن به میزبان یعنی کامپیوتر متصل است. این میزبان receptacle نامیده می‌شود و طرف دیگر که به وسیله مورد نظر وصل می‌شود، plug نام دارد. به این دو قسمت که درون مادگی پورت رایانه و تجهیزات مختلف قرار می‌گیرند نری گفته می‌شود؛ این قسمت همان پلاگ است. شیوه طراحی نری و مادگی به گونه‌ای است که امکان اتصال اشتباه وجود ندارد.

دو استاندارد اولیه برای طراحی پورت USB استاندارد A و B‌ هستند. در نوع A یک درگاه مستطیلی و باریک دیده می‌شود و در نوع B شکل درگاه مربعی‌شکل است. البته استاندارد B معمولا در سمت پلاگ دیده می‌شود و طرف دیگر همان استاندارد A است. زمانی که پلاگ‌ها به یک قطعه وصل می‌شوند انرژی الکتریکی موجود در آنها باعث شروع به کار وسیله مورد نظر می‌شود و اگر آن قطعه خاموش هم باشد، با توجه به پروتکل‌هایی که در طراحی در نظر گرفته شده، توسط برق موجود در USB‌ فعال خواهد شد. گاهی پورت‌های طراحی‌شده بر اساس استاندارد B برای انتقال داده‌ها نیستند و تنها برای تامین برق استفاده می‌شوند. به همین دلیل نوع طراحی متفاوت آنها مانع از ایجاد یک چرخه الکتریکی و آسیب‌دیدگی دستگاه می‌شود. در مشخصات فنی این دو استاندارد آمده است که عمر مفید آنها برابر با 1500 بار قطع و وصل شدن است. البته به نظر می‌رسد مدل‌های امروزی توانایی بسیار بیشتری داشته باشند.

بعد از معرفی نسل دوم این درگاه دو استاندارد دیگر نیز برای طراحی ظاهری آنها معرفی شد که مدل‌های مینی و میکرو در دو شکل A و B را شامل می‌شود. رابط‌های مینی A و B بین سه تا هفت میلی‌متر طول دارند و اندازه رابط‌های میکرو نیز حدود هفت میلی‌متر است. استانداردهای میکرو حدود سه سال پیش معرفی شدند و هدف اصلی آنها نیز بازار گوشی‌های تلفن همراه و محصولات دیجیتالی دیگر مانند PDA ها بود. یکی از پیشرفت‌های قابل توجه در این وسایل افزایش طول عمر آنها بود که در حالت تئوری و بر اساس پروتکل‌های مختلف به 10 هزار بار ارتباط می‌رسد.

هیچ‌کدام از این استانداردها با یکدیگر سازگار نیستند و پلاگ‌های آنها را نمی‌توانید در مادگی‌های غیر اصلی نصب کنید. تنها استثنا در این مورد مادگی میکروB است که از هر دو پلاگ میکرو A و B پشتیبانی می‌کند.

نسل سوم USB

نسل سوم این درگاه پرکاربرد از یک سال پیش به‌طور جدی در محصولات مختلف استفاده می‌شود و به آن درگاه SuperSpeed USB هم می‌گویند. اولین ویژگی این نسخه نسبت به مدل‌های پیشین افزایش سرعت آن است. نسخه اولیه USB 1.1 سرعتی معادل 12 مگابیت بر ثانیه داشت و در نسخه دوم که با نام High-Speed

هم شناخته می‌شد این سرعت به 450 مگابیت بر ثانیه رسید. در نسل سوم این درگاه سرعت به پنچ گیگابیت بر ثانیه رسیده است. اگر بخواهیم پهنای باند این درگاه را به صورت کاربردی تعریف کنیم می‌توان گفت از طریق رابط نسل سوم USB می‌توان یک فیلم با کیفیت بلو-ری را برای مشاهده همزمان منتقل کرد. یکی از رقبای اصلای درگاه USB فایروایر نام دارد که توسط اپل توسعه داده شد. با ورود نسل سوم این درگاه پیش‌بینی می‌شود سهم فایروایر با توجه به سرعت پایین‌تر آن افت قابل توجهی داشته باشد.

یکی دیگر از ویژگی‌های نسل سوم درگاه USB میزان توان قابل ارائه برای تجهیزات مختلف است. در این سری توان پورت تا 80 درصد افزایش داشته است و حتی در تجهیزاتی که از کانکتورهای USB-B نسل سوم استفاده می‌کنند این امکان فراهم شده تا وسایل جانبی بتوانند به عنوان منبع برق وسایل دیگر هم مورد استفاده قرار بگیرند، به همین دلیل به این کانکتورها Powered-B گفته می‌شود.

ویژگی دیگر نسل سوم ارتباط میزبان- میزبان است. توسط این ویژگی می‌توان دو میزبان را به یکدیگر متصل کرد و داده‌ها را میان آنها انتقال داد که این روش تا پیش از این معمولا توسط درگاه شبکه استفاده می‌شد. بنابراین توسط کابل‌های کراس که دارای استاندارد USB هستند دو کامپیوتر به راحتی به یکدیگر متصل می‌شوند.

شکل ظاهری استاندارد A درگاه نسل سوم USB تفاوتی نسبت به مدل‌های قبلی ندارد و از نظر شکل و اندازه تفاوتی میان این نسل‌ها دیده نمی‌شود اما درون این پورت‌ها برخی تغییرات جزیی اعمال شده است که باعث افزایش سرعت انتقال داده‌ها می‌شود. درون این پورت‌ها پنج پین کوچک قرار داده شده است. البته می‌توان این درگاه را به نسل‌های گذشته هم متصل کرد با این حال سرعت آن مانند قبل خواهد بود. یکی دیگر از ویژگی‌های عمومی در مورد رابط‌های نسل سوم رنگ آبی آنهاست. اغلب تولیدکنندگان این رابط‌ها را با رنگ آبی مشخص می‌کنند با این حال این رنگ میان همه سازندگان عمومیت ندارد و ممکن است رنگ‌های دیگر نیز با توجه به طراحی محصولات مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. برخلاف USB-A که تفاوت ظاهری با گذشته نداشت درگاه USB-B دارای تغییراتی بوده است و شکل آن کمی با گذشته تفاوت دارد.

منبع : عصر ارتباط