یو اس بی – USB و راه اندازی آن توسط میکرو قسمت اول

در این سری مقاله می خواهیم اطلاعات مربوط به یو اس بی را از ابتدا تا نحوه راه اندازی آن توسط میکروکنترلر های مختلف رو مورد بررسی قرار دهیم.

تاریخچه یو اس بی (USB):

usb مخفف (Universal Serial Bus) یک استاندارد صنعتی است که در میانهدهه ۱۹۹۰ ساخته شد.

usb برای استانداردسازی ارتباط دستگاه‌های کامپیوتر (همچون کیبرد، دستگاه اشاره‌ای، دوربین دیجیتال، پرینتر، مدیاپلیرهای قابل‌حمل، حافظه جانبی و راه‌انداز شبکه) به کامپیوتر است (برای ارتباطات و همچنین تغذیه الکتریکی).

همچنین در دستگاه‌های دیگر مرسوم است، همچون گوشی‌های هوشمند و کنسول‌های بازی.یواس‌بی به طور مؤثری جایگزین بسیاری واسط‌های پیشین شده‌است. همچون درگاه سریال و درگاه موازی و همچنین شارژرهای مجزای دستگاه‌های قابل حمل.

به بیان دیگر این گذرگاه به دو منظور ابداع شد:

1. اتصال تعداد زیادی سخت‌افزار جانبی، توسط یک درگاه استاندارد
2. بهبود قابلیت اتصال و اجرا

این پروتکل در سه نسخهٔ ۱٫۱، ۲٫۰ و ۳٫۰  ارائه شده‌است.

نرخ انتقال اطلاعات در یو اس بی (usb transfer rate):

• سرعت کم  usb low speed (نسخه ۱) با حداکثر نرخ انتقال ۱٫۵ مگابیت در ثانیه معادل ۱۸۷٫۵ کیلوبایت در ثانیه
• سرعت بالا usb full speed (نسخه ۱٫۱) با حداکثر نرخ انتقال ۱۲ مگابیت در ثانیه معادل ۱٫۵ مگابایت در ثانیه
• سرعت خیلی بالا usb high speed (نسخه ۲) با حداکثر نرخ انتقال ۴۸۰ مگابیت در ثانیه معادل ۶۰ مگابایت در ثانیه
• سرعت فوق‌العاده usb super speed (نسخه ۳) با حداکثر نرخ انتقال ۴٫۸ گیگابیت در ثانیه معادل ۶۰۰ مگابایت در ثانیه
• سرعت فرا فوق‌العاده usb ultra super speed (نسخه ۳٫۱) با حداکثر نرخ انتقال ۱۰ گیگابیت در دقیقه معادل ۱٫۲۵ گیگابایت بر ثانیه

تفاوت های یو اس بی دیوایس و هاست (usb host and device):

همانطور که می دانید ارتباط یو اس بی بین دو دستگاه می باشد که یکی از این دو دستگاه، هاست (Host) و دیگری به عنوان دیوایس (Device) معرفی می شوند.

هاست (usb host): به نوعی از یو اس بی گفته می شود که در آن Device دیوایس ها کنترل می شوند. در واقع هاست وظیفه مدیریت روی ارسال و دریافت اطلاعات را بر عهده دارد به عنوان مثال کامپیوتر دارای درگاه های یو اس بی هاست می باشد. 

دیواییس (usb device): به نوعی از یو اس بی گفته می شود که به یک دستگاه داری یو اس بی هاست متصل می شود و اطلاعات مورد نیاز را به هاست منتقل کرده یا از آن دریافت می کند. به عنوان مثال دستگاه پرینتر دارای یک درگاه یو اس بی دیوایس می باشد که به درگاه کامپیوتر که از نوع هاست می باشد متصل می شود و یا حافظه جانبی به عنوان یک یو اس بی دیوایس می باشد که می تواند به دستگاه های دارای پورت یو اس بی هاست مانند کامپیوتر، ضبط و یا تلویزیون متصل شود.

یو اس بی OTG یا (usb on the go):

این نوع از یو اس بی در واقع هر دو نوع گفته شده یعنی هاست و دیوایس را پشتیبانی می کند.این نوع برای اینکه مشخص شود که در کدام حالت کار خواهد کرد معمولا در کانکتور آن یک پایه اضافه تر به عنوان پایه سیگنال وجود دارد که مشخص می کند می خواهیم از آن به عنوان هاست یا دیوایس استفاده کنیم.

به عنوان مثال اکثر گوشی های اندرویدی جدید دارای این قابلیت می باشند که هم به عنوان دیوایس (برای اتصال به کامپیوتر) و هم به عنوان هاست (برای اتصال حافظه خارجی، پرینتر، کیبرد، ماوس و یا دسته بازی) از آن استفاده نمود.

برای استفاده از گوشی در حالت هاست  باید یک تبدیل معروف به تبدیل otg استفاده نمود، که در آن پایه سیگنال کانکتور را به زمین آن متصل نمود.

نکته: پورت usb گوشی در حالت عادی به عنوان دیوایس شناخته خواهد شد.

در آینده به آموزش ساختن کابل otg خواهیم پرداخت.

شرح پایه های کانکتور یو اس بی (usb pin out):

در شکل زیر شرح پایه های کانکتور و کابل های یو اس بی را می بیندید

سمت راست شرح پایه های کانکتور های موجود در دستگاه های مختلف می باشد و سمت چپ نمای کابل های آن می باشد.

همانطور که میدانید پروتکل usb تا نسخه 2 یک پروتکل 4 سیم می باشد که 2 تای آن مربوط به انتقال داده و دو تای دیگر برای تغذیه می باشدم.