USB (universal serial bus)

Der Universal Serial Bus (USB) ist ein 4-poliger, standardisierter I/O-Bus, der als serielle Schnittstelle für Computer-Ports dient. USB hat eine Vielzahl der bekannten seriellen und parallelen Schnittstellen für Drucker, Maus, Modem, Tastatur, Scanner, Digitalkamera und andere Peripheriegeräte abgelöst.

<< Anzeige >>

USB-Stecker, Typ A

Eine USB-Schnittstelle kann mit bis zu 127 Peripheriegeräten belegt werden. Die Übertragungsrate beträgt im USB-1.1-Standard 12 Mbit/s, und in einer Low-Speed-Version 1,5 Mbit/s, was für Tastatur, Maus, Modem und ISDN-Karte vollkommen ausreicht. Mit USB 2.0, die eine Datenübertragungsrate bis zu 480 Mbit/s unterstützt, wird den Anforderungen an moderne Peripherie-Einheiten wie Netzwerkkarten, externe Festplatten, Digitalkameras, Videokameras und Videokonferenz-Systemen Rechnung getragen.

Vergleich von Peripherieschnittstellen: ATA, USB, 1394 und SATA

Die USB-Schnittstelle ist als Plug-and-Play-Schnittstelle konzipiert, Peripheriegeräte können bei laufendem Betrieb angeschlossen und sofort genutzt werden. Die Verbindung erfolgt immer auf Punkt-zu-Punkt-Basis. Das Hinzufügen oder Entfernen eines Gerätes erkennt das USB-System an der Belastung bzw. Entlastung der Abschlusswiderstände. Die Datenübertragung innerhalb des USB-Systems erfolgt paketorientiert, wobei der Personal Computer oder ein USB-Hub die Steuerung und Verwaltung der Datenpakete übernimmt. Die Datenpakete, die den Transaktionsverkehr, den Datenverkehr zwischen USB-Schnittstelle und Peripheriegerät übernehmen, sind zeitlich begrenzt auf 1 ms. Jedes Datenpaket hat ein Start of Frame (SOF) für die Anfangskennung und ein End of Frame (EOF) für das Paketende.

Aufbau der USB-Datenstecker

Das USB-Verbindungskabel ist ein vieradriges ungeschirmtes (für 1,5 Mbit/s) oder geschirmtes Kabel, bei dem zwei verdrillte Adern in symmetrischer Form die Differenzsignale übertragen. Die beiden anderen Adern dienen der Stromversorgung der Peripheriegeräte. Der SOF-Frame wird immer gesendet und dient auch dann zur Synchronisation, wenn kein Datenverkehr stattfindet. Die Kennung der Peripheriegeräte erfolgt über eine eigene ID-Nummer, den 8 Bit langen Proprietary Identifier (PID). Darüber hinaus haben die Datenpakete zur Fehlererkennung eine 16 Bit lange CRC-Prüfsumme.

Für USB gibt es zwei unterschiedliche Stecker, den breiteren Typ A und den kleineren, fast quadratischen Typ B. Der Steckverbinder Typ A kommt vorwiegend am Personal Computer zum Einsatz, Typ B hingegen an den Peripheriegeräten.

Logo der USB-Schnittstelle

Neben der drahtgebundenen USB-Schnittstelle wurden von der Wireless USB Promoter Group Aktivitäten für die Entwicklung von Wireless-USB, einer drahtlosen USB-Technologie, ins Leben gerufen. Dieses Wireless-USB soll Daten mit bis zu einer Datenrate von 480 Mbit/s über eine Entfernung von 10 m übertragen können, basierend auf dem Funkstandard von Ultra Wideband (UWB). Daneben, ebenfalls unter der Bezeichnung WirelessUSB, gibt es eine standardisierte Drahtlos-Technologie, die für Human Interface Devices (HDI), im industriellen Bereich, in der Überwachungstechnik und in der PC-nahen Anbindung von Endgeräten eingesetzt werden kann. Dieses WirelessUSB arbeitet im ISM-Band mit einer Datenrate von 62,5 kbit/s.

Die Unternehmen NEC, Intel, Hewlett Packard sowie einige Chip-Hersteller arbeiten bereits an USB 3.0, die eine Datenrate von 5 Gbit/s unterstützen soll.