[Jak to działa] Standard USB – część II

Adrian Celej Artykuły 2017-12-02

Tydzień temu omówiłem początki i zasadę działania urządzeń korzystających ze standardu USB. Dziś przyszedł czas na to, aby omówić współczesne wersje tego interfejsu.

USB 3.0

W 2008 roku swoją premierę miała rewolucyjna, trzecia generacja standardu USB. Maksymalna prędkość transmisji wyniosła 5 Gbps, jednak ze względu na zmianę kodowania rzeczywiste osiągi nie były o wiele gorsze, możliwe było wyciągnięcie 4 Gbps. dużą nowością było podniesienie maksymalnego natężenia do 900 mA, co okazało się wybawieniem dla producentów i użytkowników dysków przenośnych. Warto także wspomnieć, że były to czasy ogromnej popularności akcesoriów zwanych „pasożytami”, którym USB było potrzebne jedynie do zasilania. To właśnie wtedy debiutowały te wszystkie wiatraczki, lampki, podgrzewacze, czy nawet lodówki na USB.

Standard ten oczywiście był kompatybilny wstecz, jednak jednocześnie posiadał 5 dodatkowych przewodów – masa i dwie ekranowane pary zapewniające transmisję full duplex. Omawiane przewody mają swoje piny na końcówce gniazda.

Jednocześnie na jednej magistrali przewidziano instalację do 10 portów USB. W przypadku USB 2.0 było to 8 (przeważnie 4 z tyłu komputera i wyprowadzone piny do 4 gniazd na płycie głównej), a w USB 1.1 6, jednak zawsze montowano tylko 2.

USB 3.1 Gen 2

Premiera tego standardu miała miejsce w 2013 roku. Tego samego dnia zmieniono nazwę USB 3.0 na USB 3.1 Gen 1. Sens tej operacji do dziś pozostaje wielką zagadką. Nowy standard pozwalał na transfer danych z prędkością do 10 Gbps (realne możliwości nie są znane) i dostarczanie do 100 W energii. Do tematu zasilania z portów USB jeszcze wrócimy.

USB Type-C

Nie jest tajemnicą, że wtyczką do portu USB trafia się za trzecim razem. Za pierwszym nie mamy pewności czy trafiliśmy, a więc od razu poddajemy się i odwracamy wtyczkę. Ten problem „pierwszego świata” miała rozwiązać nowa wtyczka USB – Typ C. Sama w sobie nie wprowadza żadnych nowych możliwości, nie określa nawet z góry specyfikacji. USB C może ukrywać w sobie zarówno wersję 2.0 jak i 3.0. Nowością jest jednak symetryczny układ pinów. Dzięki temu wtyczkę możemy podłączyć dowolną stroną, urządzenie za każdym razem zadziała poprawnie. Niestety, od początku było wiadomo, że okres przejściowy będzie tragedią. Tak się też stało, wprowadzenie nowej wtyczki doprowadziło jedynie do ogromnego zamieszania, które obserwujemy do dziś.

USB OTG

USB On The Go jest rozwinięciem specyfikacji USB. Standard ten przewiduje montaż kontrolera hosta w urządzeniu klienckim, dzięki czemu w określonych sytuacjach może on zachować się jak komputer i komunikować się z innymi klientami. USB OTG swoje miejsce znalazło głównie w tabletach i telefonach. Aby podłączyć pod taki port inne urządzenie potrzebujemy przejściówki. W przypadku smartfonów najtańszą przejściówkę z Aliexpress kupimy za niecałe 2 zł,  nieco droższe są przejściówki z USB Type-C. W trybie OTG natężenie udostępnione na port jest zazwyczaj bardzo niskie, a przy aktywnym korzystaniu w wyniku awarii może nawet się zmniejszyć.

Zobacz też: [Poradnik] USB OTG – co to jest i do czego może Ci się przydać

USB Battery Charging

Nie da się ukryć, że aktualne zastosowanie portów USB mocno odbiega od początkowych założeń tego projektu. Główną zmiana jest wykorzystywanie portów nie do komunikacji, a do zasilania i ładowania innych urządzeń. Z tego powodu wprowadzono USB Battery Charging. Dla specyfikacji USB 2.0 dopuszczalne jest zasilanie drugiego urządzenia natężeniem 1,5 A, w przypadku USB 3.0 nawet 1,8 A. Dlaczego w tym przypadku nie ma obaw o interferowanie z przewodami komunikacyjnymi? Otóż przewody D+ i D- są w zmostkowane. Dziś z takich portów korzystają przede wszystkim ładowarki USB. Ostatnia specyfikacja tego standardu przewiduje maksymalne natężenie do 5 A. Poza specyficznymi przypadkami (np. szybkie ładowanie Dash Charge) nie wykorzystuje się tej funkcji, standardowy telefon nie może pobrać więcej niż 1,5 A.

USB Power Delivery

Nadszedł ten moment, w którym dalsze podnoszenie natężenia przestawało przynosić zamierzony skutek. Powód był prosty – duże natężenie wymaga przewodów wysokiej jakości. Zdecydował się na to np. OnePlus w opisywanej wyżej technologii Dash Charge. Trudno to ocenić, ale pojawiają się głosy o przypadkach przepaleń kabli. Jednocześnie nadal otwarty pozostawał problem zasilania najbardziej wymagających urządzeń. Z tego powodu powstał standard USB Power Delivery. Łamie on dotychczas najbardziej oczywistą rzecz w USB – napięcie 5 V. W Power Delivery umożliwiono podniesienie go do nawet 24 V, dzięki czemu przy maksymalnym, dozwolonym w specyfikacji natężeniu 6 A możliwe jest pobieranie energii o mocy 144 W. Z założenia ma to umożliwić ładowanie laptopów (wykorzystuje to słynny MacBook z 1 portem USB-C) i zasilanie dużych urządzeń peryferyjnych, jak np. monitorów. W praktyce najpowszechniejszym przykładem wykorzystania tego standardu są technologie szybkiego ładowania, takie jak Quick Charge i Pump Express. Na dzień dzisiejszy raczej nie spełniło się założenie twórców, w komputerach nie mamy specjalnych gniazd USB do zasilania monitora. Teoretycznie jest to możliwe, jednak taki komputer potrzebowałby zasilacza o ogromnej mocy (a to dodatkowe koszty) oraz dodatkowej wtyczki do zasilania płyty głównej.

Co dalej?

USB jest obecnie jednym z najpopularniejszych na świecie standardów, zniszczył wszystko co stało na jego drodze. Wymienić tu można zarówno przestarzałą konkurencję, czy stworzony przez Intela i promowany przez Apple interfejs Thunderbolt. Trudno określić jest przyszłość USB. Już dziś standard ten w niczym nie przypomina początkowych założeń, za parę lat może to pójść jeszcze dalej. Raczej nie zagraża mu wymarcie, nie ma równie mocnej, kablowej konkurencji. Co innego technologie bezprzewodowe…

Zobacz też:



  • Brak jakiejkolwiek wzmianki o Slimporcie..

  • mkmck

    Ja czekam na te czasy, kiedy USB zastąpi wszystkie inne porty, we wszystkich urządzeniach będzie tylko USB-C jako złącza uniwersalne, a system sam będzie wykrywał, do czego służy podpięte urządzenie i użyje go zgodnie z przeznaczeniem. Marzenie ściętej głowy?

    • Już tak jest we wszystkich współczesnych, dobrych sprzętach. Kwestia kilku lat propagacji na rynku. Każdy telefon ma USB C, komputery też posiadają te wtyczki (na razie tylko wiem o Apple), dyski już widziałem, monitory też. Więc nie jest źle, a będzie tylko lepiej.

      • mkmck

        Jeszcze sprzęt RTV, audio, video i będzie luks 😉