تاریخچه Universal Serial Bus

گروهی متشکل از هفت شرکت توسعه USB را در سال 1995 آغاز کردند: Compaq، DEC، IBM، Intel، Microsoft، NEC و Nortel. هدف این بود که اتصال دستگاه‌های خارجی به رایانه‌های شخصی را با جایگزین کردن تعداد زیادی کانکتور در پشت رایانه‌های شخصی، رسیدگی به مشکلات قابلیت استفاده رابط‌های موجود، و ساده‌سازی پیکربندی نرم‌افزاری همه دستگاه‌های متصل به USB و همچنین اجازه دادن بیشتر به رایانه‌های شخصی، آسان‌تر کند. نرخ انتقال داده برای دستگاه های خارجی و ویژگی های plug and play.Ajay Bhatt و تیمش روی استاندارد اینتل کار کردند. اولین مدارهای مجتمع پشتیبانی کننده USB توسط اینتل در سال 1995 تولید شد.

USB 1.x 

USB 1.0 که در ژانویه 1996 منتشر شد، نرخ سیگنال دهی 1.5 مگابیت بر ثانیه (پهنای باند کم یا سرعت کم) و 12 مگابیت بر ثانیه (سرعت کامل) را مشخص کرد. به دلیل محدودیت‌های زمان و قدرت، امکان کابل‌های پسوند را نمی‌داد. تعداد کمی از دستگاه های USB وارد بازار شدند تا اینکه USB 1.1 در آگوست 1998 منتشر شد. USB 1.1 اولین نسخه ای بود که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت و منجر به چیزی شد که مایکروسافت آن را "کامپیوتر بدون میراث" نامید. نه USB 1.0 و نه 1.1 طرحی را برای هیچ کانکتوری کوچکتر از نوع استاندارد نوع A یا نوع B مشخص نکرده اند. اگرچه بسیاری از طرح ها برای کانکتور نوع B کوچک شده در بسیاری از لوازم جانبی ظاهر شد، انطباق با استاندارد USB 1.x با استفاده از تجهیزات جانبی با مشکل مواجه شد. کانکتورهای مینیاتوری که انگار یک اتصال متصل دارند (یعنی: بدون دوشاخه یا پریز در انتهای محیطی). تا زمانی که USB 2.0 (نسخه 1.01) یکی از آنها را معرفی کرد، هیچ کانکتور مینیاتوری شناخته شده ای وجود نداشت.

USB 2.0 

USB 2.0  در آوریل 2000 منتشر شد و حداکثر نرخ سیگنال دهی بالاتر 480 مگابیت بر ثانیه (حداکثر توان عملیاتی داده نظری 53 مگابایت بر ثانیه) به نام High Speed ​​یا High Width را اضافه کرد، علاوه بر نرخ سیگنالینگ USB 1.x Full Speed ​​12. مگابیت بر ثانیه (حداکثر توان عملیاتی داده نظری 1.2 مگابایت بر ثانیه).
تغییرات در مشخصات USB از طریق اعلامیه‌های تغییر مهندسی (ECN) انجام شده است.

مهم ترین این ECN ها در بسته مشخصات USB 2.0 موجود در USB.org گنجانده شده است :

• کانکتور Mini-A و Mini-B
• مشخصات کابل ها و کانکتورهای Micro-USB 1.01
• مکمل USB InterChip
• مکمل On-The-Go 1.3 USB On-The-Go این امکان را برای دو دستگاه USB فراهم می‌کند تا با یکدیگر بدون نیاز به میزبان USB جداگانه ارتباط برقرار کنند.
• مشخصات شارژ باتری 1.1 پشتیبانی اضافه شده از شارژرهای اختصاصی، رفتار شارژر میزبان برای دستگاه هایی با باتری های مرده
• مشخصات شارژ باتری 1.2 با افزایش جریان 1.5 آمپر در درگاه های شارژ دستگاه های پیکربندی نشده، امکان برقراری ارتباط با سرعت بالا در حالی که جریانی تا 1.5 آمپر دارد.
• پیوند مدیریت برق ECN، که یک حالت خواب را اضافه می‌کند.

USB 3.x 

مشخصات USB 3.0 در 12 نوامبر 2008 منتشر شد و مدیریت آن از USB 3.0 Promoter Group به انجمن اجراکنندگان USB (USB-IF) منتقل شد و در 17 نوامبر 2008 در کنفرانس توسعه دهندگان SuperSpeed ​​USB اعلام شد. USB 3.0 یک معماری و پروتکل جدید به نام SuperSpeed ​​با دوشاخه ها، پریزها و کابل های سازگار با عقب را اضافه می‌کند. دوشاخه ها و پریزهای SuperSpeed ​​با یک لوگوی متمایز و درج های آبی رنگ در ظرف های فرمت استاندارد مشخص می‌شوند. معماری SuperSpeed ​​علاوه بر سه حالت عملکرد موجود، حالت عملیاتی را با نرخ 5.0 گیگابیت بر ثانیه فراهم می‌کند. کارایی آن به تعدادی از عوامل از جمله رمزگذاری نمادهای فیزیکی و سربار سطح پیوند بستگی دارد. با نرخ سیگنال دهی 5 گیگابیت بر ثانیه با رمزگذاری 8b/10b، هر بایت برای انتقال به 10 بیت نیاز دارد، بنابراین توان عملیاتی خام 500 مگابایت بر ثانیه است. هنگامی که کنترل جریان، چارچوب بسته‌ها و سربار پروتکل در نظر گرفته می‌شود، انتقال به یک برنامه کاربردی برای حدود دو سوم توان خام یا 330 مگابایت بر ثانیه واقعی است. همه پیاده‌سازی‌های قبلی، USB 1.0-2.0، همه نیمه دوبلکس هستند و توسط میزبان داوری می‌شوند. دستگاه‌های کم‌مصرف و پرمصرف همچنان با این استاندارد کار می‌کنند، اما دستگاه‌هایی که SuperSpeed ​​را پیاده‌سازی می‌کنند می‌توانند جریان افزایشی بین 150 میلی‌آمپر تا 900 میلی‌آمپر را با مراحل مجزای 150 میلی‌آمپر فراهم کنند.

USB 3.0 همچنین پروتکل USB Attached SCSI (UASP) را معرفی کرد که به طور کلی سرعت انتقال سریع‌تری را نسبت به پروتکل BOT (فقط انتقال انبوه) ارائه می‌دهد.

• USB 3.1 که در جولای 2013 منتشر شد. دارای دو نوع است. نسخه اول معماری و پروتکل SuperSpeed ​​USB 3.0 را حفظ می‌کند و حالت عملکرد آن به تازگی USB 3.1 Gen 1 نامیده شده است، و نسخه دوم یک معماری و پروتکل کاملاً جدید SuperSpeedPlus را با حالت عملیات دوم به نام USB معرفی می‌کند. 3.1 Gen 2 (با نام SuperSpeed+ USB به بازار عرضه شده است). SuperSpeed+ حداکثر نرخ سیگنال دهی را به 10 گیگابیت بر ثانیه دوبرابر می‌کند (که بعداً با مشخصات USB 3.2 به عنوان SuperSpeed ​​USB 10 Gbps به بازار عرضه شد)، در حالی که با تغییر طرح رمزگذاری به 128b/132b، سربار رمزگذاری خط را به تنها 3 درصد کاهش می‌دهد.
• USB 3.2 که در سپتامبر 2017 منتشر شد. معماری‌ها و پروتکل‌های USB 3.1 SuperSpeed ​​و SuperSpeedPlus و حالت‌های عملکرد مربوطه را حفظ می‌کند، اما دو حالت عملکرد SuperSpeedPlus اضافی (USB 3.2 Gen 1×2 و USB 3.2 Gen 2×2) را با پارچه جدید USB-C با نرخ سیگنال دهی 10 و 20 گیگابیت بر ثانیه (نرخ داده خام 1212 و 2424 مگابایت بر ثانیه). افزایش پهنای باند در نتیجه عملیات دو خطی روی سیم‌های موجود است که در ابتدا برای قابلیت‌های فلیپ فلاپ کانکتور USB-C در نظر گرفته شده بودند.

USB4.0

مشخصات 0.USB4 در 29 آگوست 2019 توسط انجمن پیاده‌سازان USB منتشر شد. مشخصات USB4.0 در 1 سپتامبر 2022 توسط انجمن پیاده‌سازان USB منتشر شد. 0.USB4 بر اساس پروتکل Thunderbolt 3 است. این توان خروجی 40 گیگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کند، با Thunderbolt 3 سازگار است، و با USB 3.2 و USB 2.0 سازگار است.  معماری روشی را برای به اشتراک گذاشتن یک پیوند پرسرعت با چندین نوع دستگاه نهایی به صورت پویا تعریف می‌کند که به بهترین وجه برای انتقال داده‌ها بر اساس نوع و کاربرد عمل می‌کند.

در طول نمایشگاه CES 2020، USB-IF و اینتل قصد خود را برای اجازه دادن به محصولات USB4 که از تمام عملکردهای اختیاری به عنوان محصولات Thunderbolt 4 پشتیبانی می‌کنند، اعلام کردند.

USB4&nbdp;2.0 با سرعت 80 گیگابیت بر ثانیه در نوامبر 2024 معرفی می‌شود.  جزئیات فنی بیشتر در دو روز برنامه‌نویس USB که برای نوامبر 2024 برنامه‌ریزی شده است، منتشر خواهد شد.

مشخصات 0.USB4 بیان می‌کند که فناوری های زیر باید توسط 0.USB4 پشتیبانی شوند:

طرح نامگذاری سپتامبر 2022

به دلیل طرح های نامگذاری گیج کننده قبلی، USB-IF تصمیم گرفت یک بار دیگر آن را تغییر دهد. از 2 سپتامبر 2022، نام های بازاریابی از دستور "USB xGbps" پیروی می‌کنند، که در آن x سرعت انتقال بر حسب گیگابیت بر ثانیه است. نمای کلی اسامی و لوگوهای به روز شده را می‌توان در جدول مجاور مشاهده کرد.

حالت های عملکرد USB 3.2 Gen 2×2 و USB4 Gen 2×2 یا: USB 3.2 Gen 2×1 و USB4 Gen 2×1 قابل تعویض یا سازگار نیستند. همه کنترل کننده های شرکت کننده باید با یک حالت کار کنند.

تاریخچه نسخه

نسخه های انتشار

استانداردهای مرتبط با قدرت

یو اس بی USB چیست ؟

گذرگاه سریال جهانی (USB) که مخفف Universal Serial Bus است. یک استاندارد صنعتی است که امکان تبادل داده و تحویل توان بین بسیاری از انواع الکترونیک را فراهم می‌کند. معماری آن، به ویژه رابط فیزیکی آن، و پروتکل های ارتباطی برای انتقال داده و تحویل نیرو به هاست ها  مانند رایانه های شخصی و دستگاه های جانبی مانند نمایشگرها، صفحه‌کلیدها، و دستگاه‌های ذخیره‌سازی انبوه، هاب‌های میانی، که تعداد پورت‌های یک هاست را چندین برابر می‌کند.

USB که در سال 1996 معرفی شد، در اصل برای استاندارد کردن اتصال لوازم جانبی به رایانه، جایگزین رابط های مختلف مانند پورت های سریال، پورت های موازی، پورت های بازی و پورت های ADB طراحی شد.نسخه های اولیه USB در طیف گسترده ای از دستگاه ها مانند صفحه کلید، ماوس، دوربین، چاپگر، اسکنر، درایو فلش، گوشی های هوشمند، کنسول های بازی، و پاور بانک ها رایج شد. USB از آن زمان به استانداردی تبدیل شده است تا تقریباً همه پورت‌های رایج رایانه‌ها، دستگاه‌های تلفن همراه، لوازم جانبی، منابع تغذیه و سایر لوازم الکترونیکی کوچک را جایگزین کند.

در استاندارد فعلی، کانکتور USB-C جایگزین بسیاری از کانکتورهای مختلف برای برق (حداکثر 240 وات)، نمایشگرها (مانند DisplayPort، HDMI) و بسیاری از کاربردهای دیگر و همچنین همه کانکتورهای USB قبلی می‌شود. از سال 2024، USB از چهار نسل تشکیل شده است : USB 1.X ,USB2.0,USB 3.0 ,USB 4.0. و اینکه 0.USB4 عملکرد انتقال داده و انتقال انرژی را با آن افزایش می‌دهد.

***یک معماری تونل زنی مبتنی بر اتصال، طراحی شده برای ترکیب چندین پروتکل در یک رابط فیزیکی واحد به طوری که کل سرعت و عملکرد USB4 Fabric می‌تواند به صورت پویا به اشتراک گذاشته شود.

0.USB4 به ویژه از تونل زدن پروتکل های Thunderbolt 3، یعنی PCI Express (PCIe، رابط بار/فروشگاه) و DisplayPort (رابط نمایش) پشتیبانی می‌کند. 0.USB4 همچنین رابط های هاست  به هاست  را اضافه می‌کند. هر نسخه فرعی مشخصات از نرخ‌های سیگنال متفاوتی از 1.5 و 12 مگابیت بر ثانیه در مجموع در USB 1.0 تا 80 گیگابیت بر ثانیه (در هر جهت) در 0.USB4 پشتیبانی می‌کند. USB همچنین برق دستگاه های جانبی را تامین می‌کند. آخرین نسخه‌های استاندارد، محدودیت‌های تحویل نیرو را برای شارژ باتری و دستگاه‌هایی که تا 240 وات نیاز دارند، گسترش می‌دهند (تحویل برق USB (USB-PD)). در طول سال‌ها، USB(-PD) به‌عنوان منبع تغذیه و فرمت شارژ استاندارد برای بسیاری از دستگاه‌های تلفن همراه، مانند تلفن‌های همراه، پذیرفته شده است و نیاز به شارژرهای اختصاصی را کاهش می‌دهد.

توضیحات تکمیلی USB

USB برای استاندارد کردن اتصال لوازم جانبی به رایانه های شخصی، هم برای تبادل داده و هم برای تأمین برق طراحی شده است. تا حد زیادی جایگزین رابط هایی مانند پورت های سریال و پورت های موازی شده است و در دستگاه های مختلف رایج شده است. لوازم جانبی متصل شده از طریق USB شامل صفحه کلید و موس کامپیوتر، دوربین های ویدئویی، چاپگرها، پخش کننده های رسانه ای قابل حمل، تلفن های دیجیتال موبایل (قابل حمل)، درایوهای دیسک و آداپتورهای شبکه است.

کانکتورهای USB به طور فزاینده ای جایگزین انواع دیگر کابل های شارژ برای دستگاه های قابل حمل شده اند. رابط‌های کانکتور USB به سه نوع طبقه‌بندی می‌شوند: بسیاری از کانکتورهای قدیمی Type-A (بالادست) و Type-B (پایین‌دست) که در هاست‌ها، هاب‌ها و دستگاه‌های جانبی یافت می‌شوند و کانکتور مدرن Type-C (USB-C). که جایگزین بسیاری از کانکتورهای قدیمی به عنوان تنها کانکتور قابل اجرا برا 0.USB4 می‌شود.

کانکتورهای Type-A و Type-B در اندازه های استاندارد، Mini و Micro عرضه شدند. قالب استاندارد آن اندازه  بزرگتر آن بود که  عمدتاً برای دسکتاپ و تجهیزات جانبی بزرگتر استفاده می‌شد. کانکتورهای Mini-USB (Mini-A، Mini-B، Mini-AB) برای دستگاه های تلفن همراه معرفی شدند. با این حال، آنها به سرعت با اتصالات Micro-USB نازک تر (Micro-A، Micro-B، Micro-AB) جایگزین شدند. کانکتور Type-C که به عنوان USB-C نیز شناخته می‌شود، منحصر به USB نیست، تنها استاندارد فعلی برای USB است، برای 0.USB4 مورد نیاز است و توسط استانداردهای دیگر، از جمله DisplayPort مدرن و Thunderbolt مورد نیاز است. برگشت پذیر است و می‌تواند از عملکردها و پروتکل های مختلف از جمله USB پشتیبانی کند. برخی اجباری هستند، و بسیاری از آنها اختیاری هستند، بسته به نوع سخت افزار: هاست، دستگاه جانبی، یا هاب.

مشخصات USB سازگاری با نسل های پایین تر را فراهم می‌کند، که معمولاً منجر به کاهش نرخ سیگنال، حداکثر توان ارائه شده و سایر قابلیت ها می‌شود. مشخصات USB 1.1 جایگزین USB 1.0 می‌شود. مشخصات USB 2.0 با USB 1.0/1.1 سازگار است. مشخصات USB 3.2 جایگزین USB 3.1 (و USB 3.0) می‌شود در حالی که مشخصات USB 2.0 را نیز شامل می‌شود. 0.USB4 به طور عملکردی USB 3.2 را جایگزین می‌کند در حالی که گذرگاه USB 2.0 را به طور موازی کار می‌کند.

مشخصات USB 3.0 یک معماری و پروتکل جدید به نام SuperSpeed ​​(با نام مستعار SuperSpeed ​​USB، به عنوان SS به بازار عرضه شده ) تعریف کرد که شامل یک خط جدید برای یک طرح کدگذاری سیگنال جدید (نماد های 8b/10b با 5 گیگابیت بر ثانیه؛ بعدها به عنوان Gen 1 نیز شناخته شد). انتقال داده های تمام دوبلکس را ارائه می‌دهد که از نظر فیزیکی به پنج سیم و پین اضافی نیاز دارد، در حالی که معماری و پروتکل های USB 2.0 حفظ می‌شود و بنابراین چهار پین/سیم اصلی برای USB 2.0 سازگاری با نسل قبل و در نتیجه 9 سیم (با 9 یا 10 پین) حفظ می‌شود. در مجموع رابط های رابط؛ ID-pin سیمی نیست).

مشخصات USB 3.1 یک سیستم SuperSpeed ​​پیشرفته را معرفی کرد، در حالی که معماری و پروتکل ​​(SuperSpeed ​​USB) را حفظ کرد - با یک معماری و پروتکل SuperSpeedPlus اضافی (معروف به SuperSpeedPlus USB) و اضافه کردن یک طرح کدگذاری جدید (128b/132b نمادها، 10Gbit/10Gbit; همچنین به عنوان Gen 2 شناخته می‌شود). برای مدتی به عنوان SuperSpeed+ (SS+) به بازار عرضه شد.

مشخصات USB 3.2 علاوه بر سایر پیشرفت‌ها، خط دومی را به سیستم SuperSpeed ​​پیشرفته اضافه کرد تا قسمت سیستم USB SuperSpeedPlus حالت‌های عملکرد Gen 1×2، Gen 2×1 و Gen 2×2 را اجرا کند. با این حال، بخش SuperSpeed ​​USB سیستم همچنان حالت عملیات یک خطی Gen 1×1 را اجرا می‌کند. بنابراین، عملیات دو لاین، یعنی USB 3.2 Gen 1×2 (10 Gbit/s) و Gen 2×2 (20 Gbit/s) تنها با Full-Featured USB-C امکان پذیر است. از سال 2023، آنها تا حدودی به ندرت اجرا می‌شوند. با این حال، اینتل شروع به گنجاندن آنها در مدل های پردازنده SoC نسل یازدهم خود کرد، اما اپل هرگز آنها را ارائه نکرد. از سوی دیگر، USB 3.2 Gen 1 (×1) (5 گیگابیت بر ثانیه) و Gen 2 (×1) (10 گیگابیت بر ثانیه) برای چند سال بسیار رایج بوده اند.

جدول زیر کانکتورهای موجود با استاندارد USB را بیان می‌کند :

اهداف USB 

گذرگاه سریال جهانی برای ساده‌سازی و بهبود رابط بین رایانه‌های شخصی و دستگاه‌های جانبی، مانند تلفن‌های همراه، لوازم جانبی رایانه، و نمایشگرها، در مقایسه با رابط‌های اختصاصی استاندارد یا موقتی قبلی، توسعه داده شد.

از منظر کاربر رایانه، رابط USB سهولت استفاده را از طرق مختلف بهبود می‌بخشد :

• رابط USB خود پیکربندی می‌شود و نیازی به کاربر برای تنظیم تنظیمات دستگاه برای سرعت یا قالب داده، یا پیکربندی وقفه‌ها، آدرس‌های ورودی/خروجی، یا کانال‌های دسترسی مستقیم به حافظه را از بین می‌برد.
• اتصالات USB در هاست استاندارد شده اند، بنابراین هر وسیله جانبی می‌تواند از اکثر پریزهای موجود استفاده کند.
• USB از قدرت پردازش اضافی که می‌تواند به لحاظ اقتصادی در دستگاه های جانبی قرار داده شود تا بتوانند خود را مدیریت کنند کاملاً استفاده می‌کند. به این ترتیب، دستگاه های USB اغلب تنظیمات رابط قابل تنظیم توسط کاربر ندارند.
• رابط USB قابل تعویض است (دستگاه ها را می‌توان بدون خاموش کردن رایانه میزبان مبادله کرد)
• دستگاه های کوچک را می‌توان مستقیماً از رابط USB تغذیه کرد و نیازی به کابل های منبع تغذیه اضافی را از بین برد.
• از آنجایی که استفاده از نشان‌واره USB فقط پس از آزمایش انطباق مجاز است، کاربر می‌تواند مطمئن باشد که دستگاه USB بدون تعامل گسترده با تنظیمات و پیکربندی، همانطور که انتظار می‌رود کار خواهد کرد.
• رابط USB پروتکل هایی را برای بازیابی از خطاهای رایج تعریف می‌کند و قابلیت اطمینان را نسبت به رابط های قبلی بهبود می‌بخشد.
• نصب دستگاهی که به استاندارد USB متکی است به حداقل اقدامات اپراتور نیاز دارد. هنگامی که کاربر دستگاهی را به پورت یک رایانه در حال اجرا وصل می‌کند، یا به طور کامل به طور خودکار با استفاده از درایورهای دستگاه موجود پیکربندی می‌شود، یا سیستم از کاربر می‌خواهد یک درایور را پیدا کند، که سپس آن را به طور خودکار نصب و پیکربندی می‌کند.

استاندارد USB همچنین مزایای متعددی را برای سازندگان سخت افزار و توسعه دهندگان نرم افزار به ویژه در سهولت نسبی پیاده سازی فراهم می‌کند:

• استاندارد USB نیاز به توسعه رابط های اختصاصی برای تجهیزات جانبی جدید را حذف می‌کند.
• طیف گسترده ای از سرعت های انتقال موجود از رابط USB برای دستگاه های مختلف از صفحه کلید و ماوس گرفته تا رابط های پخش ویدئو مناسب است.
• یک رابط USB می‌تواند طراحی شود تا بهترین تاخیر موجود را برای عملکردهای حساس زمانی ارائه دهد یا می‌تواند برای انتقال پس زمینه داده های انبوه با تأثیر کمی بر منابع سیستم تنظیم شود.
• رابط USB با هیچ خط سیگنالی که تنها به یک عملکرد یک دستگاه اختصاص داده شده است تعمیم یافته است.

محدودیت های USB

مانند همه استانداردها، USB دارای محدودیت های متعددی برای طراحی خود است :

• کابل‌های USB از نظر طول محدود هستند، زیرا استاندارد برای وسایل جانبی روی یک میز، نه بین اتاق‌ها یا ساختمان‌ها در نظر گرفته شده است. با این حال، یک پورت USB را می‌توان به دروازه ای متصل کرد که به دستگاه های دوردست دسترسی دارد.
• سرعت انتقال داده USB نسبت به سایر اتصالات داخلی مانند اترنت 100 گیگابیتی کندتر است.
• USB دارای توپولوژی شبکه درختی سختگیرانه و پروتکل master/slave برای آدرس دهی دستگاه های جانبی است. دستگاه های برده نمی‌توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند مگر از طریق میزبان، و دو میزبان نمی‌توانند مستقیماً از طریق پورت USB خود ارتباط برقرار کنند. برخی از گسترش این محدودیت از طریق USB On-The-Go، Dual-Role-Devices و Protocol Bridge امکان پذیر است.
• یک میزبان نمی‌تواند سیگنال ها را به همه دستگاه های جانبی به طور همزمان پخش کند. هر کدام باید به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گیرند.
• در حالی که مبدل‌ها بین رابط‌های قدیمی خاص و USB وجود دارند، ممکن است اجرای کامل سخت‌افزار قدیمی را ارائه نکنند. برای مثال، مبدل USB به پورت موازی ممکن است با چاپگر به خوبی کار کند، اما با اسکنر که نیاز به استفاده دو طرفه از پین های داده دارد، کار نمی‌کند.

برای یک توسعه دهنده محصول، استفاده از USB نیاز به پیاده سازی یک پروتکل پیچیده دارد و مستلزم یک کنترل کننده "هوشمند" در دستگاه جانبی است. توسعه دهندگان دستگاه های USB که برای فروش عمومی در نظر گرفته شده اند، معمولاً باید یک شناسه USB دریافت کنند، که مستلزم پرداخت هزینه ای به انجمن پیاده سازان USB (USB-IF) است. توسعه دهندگان محصولاتی که از مشخصات USB استفاده می‌کنند باید با USB-IF توافق نامه امضا کنند. استفاده از لوگوهای USB روی محصول مستلزم پرداخت هزینه سالانه و عضویت در سازمان است.

طراحی سیستم USB

یک سیستم USB از یک هاست  با یک یا چند پورت رو به پایین (DFP)  و چندین دستگاه جانبی تشکیل شده است که توپولوژی ستاره‌ای لایه‌ای را تشکیل می‌دهد. هاب های USB اضافی ممکن است گنجانده شود که حداکثر پنج ردیف را امکان پذیر می‌کند. یک هاست USB ممکن است چندین کنترلر داشته باشد که هر کدام یک یا چند پورت دارند. حداکثر 127 دستگاه ممکن است به یک کنترل‌کننده میزبان متصل شوند. هاب تعبیه شده در کنترلر میزبان ریشه هاب نامیده می‌شود. یک دستگاه USB ممکن است از چندین زیردستگاه منطقی تشکیل شده باشد که به آنها عملکردهای دستگاه گفته می‌شود. یک دستگاه ترکیبی ممکن است چندین عملکرد را ارائه دهد، به عنوان مثال، یک وب کم (عملکرد دستگاه ویدیویی) با یک میکروفون داخلی (عملکرد دستگاه صوتی). یک جایگزین برای این یک دستگاه ترکیبی است که در آن میزبان به هر دستگاه منطقی یک آدرس مجزا اختصاص می‌دهد و همه دستگاه های منطقی به یک هاب داخلی متصل می‌شوند که به کابل فیزیکی USB متصل می‌شود. ارتباط دستگاه USB بر اساس لوله ها (کانال های منطقی) است. یک لوله اتصالی از کنترل کننده میزبان به یک موجود منطقی در یک دستگاه است که نقطه پایانی نامیده می‌شود. از آنجایی که لوله ها با نقاط انتهایی مطابقت دارند، اصطلاحات گاهی اوقات به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. هر دستگاه USB می‌تواند تا 32 نقطه پایانی (16 در داخل و 16 خروجی) داشته باشد، اگرچه وجود این تعداد بسیار نادر است. نقاط پایانی توسط دستگاه در طول مقداردهی اولیه (دوره پس از اتصال فیزیکی به نام "شمارش") تعریف و شماره گذاری می‌شوند و بنابراین نسبتاً دائمی هستند، در حالی که لوله ها ممکن است باز و بسته شوند.

مبدل های USB به USB

• کابل افزایش طول USB یو اس بی

از آنجایی که در استفاده از کابل افزایش طول USB محدودیت هایی از جمله محدودیت طول کابل وجود دارد زیرا در کابل های با متراژ بالاتر از 5 متر بیشتر دستگاه های متصل به کابل یو اس بی به علت افت ولتاژ به درستی کار نمی‌کنند.اما گاهی ما نیاز به کابل با متراژ بالای 5 متر داریم که در اینجا می‌توانیم از کابل اکستندر USB2.0 افزایش استفاده کنیم.به این کابل مبدل بعد از افزایش USB میتوان تمامی دستگاه های یو اس بی را به آن وصل کرد.در اصطلاح به این کابل مبدل اکستندر USB2.0 گفته می‌شود.

• افزایش طول USB با کابل شبکه

با استفاده از دستگاه افزایش طول یو اس بی تا 50 متر می‌توانیم دستگاه هایی که USB2.0 دارند مانند وب کم ،موس و کیبرد را از فاصله50 متری به کامپیوتر وصل کرد. یکی از بیشترین مصارف افزایش طول یو اس بی با کابل شبکه برای مصرف کنندگان دوربین های مدار بسته است که برای اتصال موس به دستگاه های DVR برای کنترل آن است.دستگاه افزایش دهنده طول یو اس بی از دو قسمت فرستنده و گیرنده تشکیل می‌شود که به وسیله کابل شبکه به هم وصل می‌باشند که بهتر است در اینجا از کابل شبکه تمام مس و مرغوب استفاده شود.

• تبدل USB به پارالل و سریال جهت پروگرم کردن

کامپیوتر ها و لپ تاپ های امروزه به علت ظریف بودن و کوچک بودن ابعاد فاقد پورت های بزرگ مانند پورت سریال و پورت پارالل می‌باشند و از آنجایی که برای اتصال دستگاه های صنعتی مانند CNC ,PDA, PLC ,روتر ،دستگاه کارت خوان ،گنج یاب و آپگریت ماهواره و تابلوهای دیجیتال و دستگاه هایی که نیاز به پروگرم دارند می‌توانند از مبدل USB به SERIAL  و تبدیل USB به RARALLEL استفاده می‌شود.   

انواع مبدل USB به تصویر

• تبدیل یو اس بی به وی جی ای 

می توان از پورت USB هم تصویر گرفت اما با استفاده از یک مبدل واسطه به نام تبدیل USB به VGA  می‌توان این کار را کرد.به وسیله این مبدل می‌توان به یک مانیتور و یا پروژکتور با وسیله کابل VGA متصل کرد و فعالیت جداگانه ای انجام داد.مثلا می‌توان در حین پخش فیلم روی مانیتور روی لپ تاپ وبگردی کرد.

• مبدل USB به HDMI با خروجی صدا

تبدیل USB به HDMI یک تبدیل ویژه و خاص است که برای گرفتن تصویر با کیفیت 1080و به صورت HDMI تنها از پورت USB به کار می‌رود.بدیهی است که کیفیت تصویر خروجی به جنس مبدل یو اس بی به HDMI بستگی دارد .از آنجایی که پورت HDMI از خروجی صدا نیز پشتیبانی می‌کند این مبدل دارای خروجی صدا همراه با تصویر با کیفیت به صورت همزمان است.

• مبدل USB به VGA / DVI /HDMI 

اگر بخواهید از لپ تاپ و کامپیوتر خود توسط درگاه USB خروجی DVI و HDMI و VGA با کیفیت بالا دریافت کنید و به نمایش گر متصل کنید ازتبدیل USB به VGA,HDMI,DVI  می‌توان استفاده کرد. خروجی این دستگاه DVI است که از طریق این پورت هم خروجی DVI هم با مبدل DVI به HDMI خروجی HDMI و هم با مبدل DVI به VGA می‌توان خروجی VGA هم دریافت کرد.این دستگاه مانند کارت گرافیک اکسترنال عمل کرده و توانایی بالایی در ایجاد گرافیک مجازی دارد.

دو نوع لوله وجود دارد: جریان و پیام

یک لوله پیام دو جهته است و برای انتقال کنترل استفاده می‌شود. لوله‌های پیام معمولاً برای دستورات کوتاه و ساده به دستگاه، و برای پاسخ‌های وضعیت دستگاه، به عنوان مثال، توسط لوله کنترل اتوبوس شماره 0 استفاده می‌شوند.

یک لوله جریان یک لوله یک طرفه است که به یک نقطه پایانی یک طرفه متصل است که داده ها را با استفاده از یک وقفه، هم زمان یا انتقال انبوه منتقل می‌کند.

• نقل و انتقالات هم زمان

با نرخ داده ای تضمین شده (برای داده های جریان با پهنای باند ثابت) اما با از دست دادن داده های احتمالی (به عنوان مثال، صدا یا تصویر بیدرنگ)

• نقل و انتقالات را قطع کنید

دستگاه‌هایی که نیاز به پاسخ‌های سریع تضمینی دارند (تأخیر محدود) مانند دستگاه‌های اشاره‌گر، ماوس‌ها و صفحه‌کلیدها

• نقل و انتقالات انبوه

انتقال‌های پراکنده بزرگ با استفاده از تمام پهنای باند موجود، اما بدون تضمین پهنای باند یا تأخیر (مانند انتقال فایل)

نقاط پایانی در واسط ها گروه بندی می‌شوند و هر رابط با یک عملکرد دستگاه منفرد مرتبط است. یک استثنا در این مورد، نقطه پایانی صفر است که برای پیکربندی دستگاه استفاده می‌شود و با هیچ رابطی مرتبط نیست. یک عملکرد دستگاه متشکل از رابط های مستقل کنترل شده، دستگاه ترکیبی نامیده می‌شود. یک دستگاه ترکیبی فقط یک آدرس دستگاه دارد زیرا میزبان فقط یک آدرس دستگاه را به یک تابع اختصاص می‌دهد. هنگامی که یک دستگاه USB برای اولین بار به یک میزبان USB متصل می‌شود، فرآیند شمارش دستگاه USB شروع می‌شود. شمارش با ارسال یک سیگنال تنظیم مجدد به دستگاه USB شروع می‌شود. نرخ سیگنال دهی دستگاه USB در طول سیگنال دهی مجدد تعیین می‌شود. پس از تنظیم مجدد، اطلاعات دستگاه USB توسط میزبان خوانده می‌شود و یک آدرس 7 بیتی منحصر به فرد به دستگاه اختصاص داده می‌شود. اگر دستگاه توسط میزبان پشتیبانی می‌شود، درایورهای دستگاه مورد نیاز برای برقراری ارتباط با دستگاه بارگیری می‌شوند و دستگاه در وضعیت پیکربندی شده تنظیم می‌شود. اگر میزبان USB دوباره راه اندازی شود، فرآیند شمارش برای همه دستگاه های متصل تکرار می‌شود. کنترل‌کننده میزبان جریان ترافیک را به دستگاه‌ها هدایت می‌کند، بنابراین هیچ دستگاه USB نمی‌تواند هیچ داده‌ای را در گذرگاه بدون درخواست صریح از کنترل‌کننده میزبان منتقل کند. در USB 2.0، کنترل‌کننده میزبان از اتوبوس برای ترافیک نظرسنجی می‌کند، معمولاً به صورت دورگرد. توان خروجی هر پورت USB با سرعت کمتر پورت USB یا دستگاه USB متصل به پورت تعیین می‌شود. هاب های پرسرعت USB 2.0 حاوی دستگاه هایی به نام مترجم تراکنش هستند که بین اتوبوس های پرسرعت USB 2.0 و اتوبوس های پر سرعت و کم سرعت تبدیل می‌شوند. ممکن است در هر هاب یا هر پورت یک مترجم وجود داشته باشد. از آنجایی که در هر میزبان USB 3.0 دو کنترلر مجزا وجود دارد، دستگاه های USB 3.0 بدون توجه به USB 2.0 یا دستگاه های قبلی متصل به آن میزبان، با نرخ سیگنال USB 3.0 ارسال و دریافت می‌کنند. نرخ سیگنال دهی عملیاتی برای دستگاه های قبلی به روش قدیمی تنظیم می‌شود.

ذخیره سازی انبوه USB / درایو USB

کلاس دستگاه USB ذخیره سازی انبوه (MSC یا UMS) اتصالات به دستگاه های ذخیره سازی را استاندارد می‌کند. در ابتدا برای درایوهای مغناطیسی و نوری در نظر گرفته شده بود، برای پشتیبانی از درایوهای فلش و کارت خوان SD گسترش یافته است. توانایی راه‌اندازی یک کارت SD قفل‌شده با قابلیت نوشتن با آداپتور USB به‌ویژه برای حفظ یکپارچگی و غیر فاسد بودن و حالت بکر رسانه راه‌اندازی مفید است. اگرچه اکثر رایانه های شخصی از اوایل سال 2005 می‌توانند از دستگاه های ذخیره سازی انبوه USB بوت شوند، USB به عنوان گذرگاه اصلی برای حافظه داخلی رایانه در نظر گرفته نشده است. با این حال، USB این مزیت را دارد که امکان تعویض داغ را فراهم می‌کند و آن را برای دستگاه‌های جانبی موبایل، از جمله درایوهای انواع مختلف، مفید می‌کند. چندین تولید کننده درایوهای هارد دیسک USB قابل حمل خارجی یا محفظه های خالی برای درایوهای دیسک را ارائه می‌دهند. اینها عملکردی قابل مقایسه با درایوهای داخلی را ارائه می‌دهند که با تعداد و انواع دستگاه‌های USB متصل شده و محدودیت بالای رابط USB محدود می‌شود. سایر استانداردهای رقیب برای اتصال درایو خارجی عبارتند از eSATA، ExpressCard، FireWire (IEEE 1394)، و اخیراً Thunderbolt. یکی دیگر از کاربردهای دستگاه های ذخیره سازی انبوه USB، اجرای قابل حمل برنامه های نرم افزاری (مانند مرورگرهای وب و مشتریان VoIP) بدون نیاز به نصب آنها بر روی رایانه میزبان است.

کلاس های دستگاه

عملکرد یک دستگاه USB با یک کد کلاس ارسال شده به یک میزبان USB تعریف می‌شود. این به میزبان اجازه می‌دهد تا ماژول های نرم افزاری را برای دستگاه بارگیری کند و از دستگاه های جدید تولید کنندگان مختلف پشتیبانی کند.

پروتکل انتقال رسانه

پروتکل انتقال رسانه (MTP) توسط مایکروسافت طراحی شد تا دسترسی سطح بالاتری را به سیستم فایل دستگاه نسبت به ذخیره سازی انبوه USB، در سطح فایل ها به جای بلوک های دیسک فراهم کند. همچنین دارای ویژگی های اختیاری DRM است. MTP برای استفاده با پخش کننده های رسانه ای قابل حمل طراحی شده است، اما از آن زمان به عنوان پروتکل دسترسی به ذخیره سازی اولیه سیستم عامل اندروید از نسخه 4.1 Jelly Bean و همچنین Windows Phone 8 (دستگاه های Windows Phone 7 از پروتکل Zune استفاده کرده اند- به کار گرفته شده است. تکامل MTP). دلیل اصلی این امر این است که MTP به روش UMS به دسترسی انحصاری به دستگاه ذخیره سازی نیاز ندارد، در صورتی که یک برنامه Android در حالی که به رایانه متصل است، درخواست ذخیره سازی کند، مشکلات احتمالی را کاهش می‌دهد. اشکال اصلی این است که MTP در خارج از سیستم عامل ویندوز به خوبی پشتیبانی نمی‌شود.

دستگاه های رابط انسانی

ماوس یا صفحه کلید USB را معمولاً می‌توان با رایانه‌های قدیمی‌تری که دارای درگاه‌های PS/2 هستند، با کمک یک آداپتور کوچک USB-to-PS/2 استفاده کرد. برای موش‌ها و صفحه‌کلیدهایی که از پروتکل دوگانه پشتیبانی می‌کنند، ممکن است از یک آداپتور غیرفعال که فاقد مدار منطقی است استفاده شود: سخت‌افزار USB در صفحه‌کلید یا ماوس طوری طراحی شده است که تشخیص دهد آیا به پورت USB یا PS/2 متصل است یا خیر، و با استفاده از آن ارتباط برقرار می‌کند. پروتکل مناسب. [نیازمند منبع] مبدل‌های فعالی که کیبوردها و ماوس‌های USB (معمولاً یکی از هر کدام) را به پورت‌های PS/2 متصل می‌کنند نیز وجود دارند.

مکانیزم ارتقاء سیستم عامل دستگاه

Device Firmware Upgrade (DFU) مکانیزمی عمومی برای ارتقاء سفت‌افزار دستگاه‌های USB با نسخه‌های بهبودیافته‌ای است که توسط سازندگان آن‌ها ارائه شده است، و (به عنوان مثال) راهی برای استقرار رفع اشکال میان‌افزار ارائه می‌دهد. در طول عملیات ارتقاء سیستم عامل، دستگاه‌های USB حالت عملکرد خود را تغییر می‌دهند و به طور مؤثری تبدیل به یک برنامه‌نویس PROM می‌شوند. هر کلاس از دستگاه های USB می‌توانند این قابلیت را با پیروی از مشخصات رسمی DFU پیاده سازی کنند. انجام این کار امکان استفاده از ابزارهای میزبان سازگار با DFU را برای به‌روزرسانی دستگاه فراهم می‌کند. DFU گاهی اوقات به عنوان پروتکل برنامه نویسی حافظه فلش در میکروکنترلرهایی با عملکرد بوت لودر USB داخلی استفاده می‌شود.

پخش صدا

کارگروه دستگاه USB مشخصات پخش صدا را ارائه کرده است و استانداردهای خاصی برای مصارف کلاس صوتی مانند میکروفون، بلندگو، هدست، تلفن، آلات موسیقی و غیره ایجاد و پیاده سازی شده است. این کارگروه سه نسخه از صدا را منتشر کرده است.

مشخصات دستگاه: USB Audio 1.0، 2.0، و 3.0، که به عنوان "UAC" یا "ADC" نامیده می‌شود.

UAC 3.0 در درجه اول بهبودهایی را برای دستگاه های قابل حمل ارائه می‌کند، مانند کاهش مصرف انرژی با انفجار داده ها و ماندن بیشتر در حالت کم مصرف، و دامنه های برق برای اجزای مختلف دستگاه، که به آنها اجازه می‌دهد در صورت عدم استفاده خاموش شوند. UAC 2.0 پشتیبانی از USB با سرعت بالا (علاوه بر Full Speed) را معرفی کرد که به پهنای باند بیشتر برای رابط های چند کاناله، نرخ نمونه بالاتر، تأخیر ذاتی کمتر، و بهبود 8×در وضوح زمان در حالت های همزمان و تطبیقی. UAC2 همچنین مفهوم دامنه‌های ساعت را معرفی کرد که اطلاعاتی را به میزبان ارائه می‌دهد که کدام پایانه‌های ورودی و خروجی ساعت‌های خود را از یک منبع مشتق می‌کنند، و همچنین پشتیبانی بهبود یافته برای رمزگذاری‌های صوتی مانند DSD، جلوه‌های صوتی، خوشه‌بندی کانال، کنترل‌های کاربر، و توضیحات دستگاه. با این حال، دستگاه‌های UAC 1.0 هنوز رایج هستند، به دلیل سازگاری بدون درایور بین پلتفرم، و همچنین تا حدی به دلیل عدم موفقیت مایکروسافت در پیاده‌سازی UAC 2.0 برای بیش از یک دهه پس از انتشار، و در نهایت از طریق Creators پشتیبانی از ویندوز 10 را اضافه کرد. به‌روزرسانی در 20 مارس 2017. UAC 2.0 توسط macOS، iOS و Linux نیز پشتیبانی می‌شود، با این حال Android تنها زیرمجموعه‌ای از مشخصات UAC 1.0 را پیاده‌سازی می‌کند.

USB سه نوع همگام سازی هم زمان (با پهنای باند ثابت) را فراهم می‌کند، که همه آنها توسط دستگاه های صوتی استفاده می‌شوند:

• ناهمزمان :  ADC یا DAC به هیچ وجه با ساعت کامپیوتر میزبان همگام‌سازی نمی‌شوند، و از یک ساعت بدون کارکرد محلی برای دستگاه کار می‌کنند.
• همگام :  ساعت دستگاه با سیگنال های USB start-of-frame (SOF) یا Bus Interval همگام سازی می‌شود. به عنوان مثال، این می‌تواند نیاز به همگام سازی یک ساعت 11.2896 مگاهرتز با یک سیگنال SOF 1 کیلوهرتز داشته باشد، یک ضرب فرکانس بزرگ.
• تطبیقی ​​ : ساعت دستگاه با مقدار داده ارسال شده در هر فریم توسط میزبان همگام سازی می‌شود.

در حالی که مشخصات USB در ابتدا حالت ناهمزمان را در "بلندگوهای کم هزینه" و حالت تطبیقی ​​در "بلندگوهای دیجیتالی پیشرفته" توصیف می‌کرد، تصور مخالف در دنیای Hi-Fi وجود دارد، جایی که حالت ناهمزمان به عنوان یک ویژگی تبلیغ می‌شود. و حالت‌های تطبیقی/همگام شهرت بدی دارند. در واقع، همه انواع بسته به کیفیت مهندسی و کاربرد آنها می‌توانند با کیفیت بالا یا کم کیفیت باشند. ناهمزمان این مزیت را دارد که از ساعت رایانه جدا می‌شود، اما این مزیت این است که نیاز به تبدیل نرخ نمونه هنگام ترکیب چندین منبع دارد.

اتصال دهنده ها

رابط‌هایی که کمیته USB مشخص می‌کند، از تعدادی از اهداف اساسی USB پشتیبانی می‌کنند و درس‌های آموخته‌شده از بسیاری از کانکتورهایی را که صنعت رایانه استفاده کرده است منعکس می‌کند. کانکتور مادگی نصب شده بر روی هاست یا دستگاه، پریز نامیده می‌شود، و کانکتور نر متصل به کابل، دوشاخه نامیده می‌شود.

این طراحی به گونه ای طراحی شده است که قرار دادن نادرست دوشاخه USB در پریز آن را دشوار می‌کند. مشخصات USB مستلزم آن است که دوشاخه و پریز کابل علامت گذاری شوند تا کاربر بتواند جهت گیری مناسب را تشخیص دهد. با این حال، دوشاخه USB-C قابل برگشت است. کابل‌های USB و دستگاه‌های یو‌اس‌بی کوچک با نیروی گرفتن از پریز، بدون پیچ، گیره یا چرخش انگشت شست، همانطور که برخی از کانکتورها استفاده می‌کنند، در جای خود ثابت می‌شوند. دوشاخه های مختلف A و B از اتصال تصادفی دو منبع تغذیه جلوگیری می‌کند. با این حال، برخی از این توپولوژی هدایت‌شده با ظهور اتصالات USB چند منظوره (مانند USB On-The-Go در گوشی‌های هوشمند و روترهای Wi-Fi مجهز به USB)، که به A-to-A، B- نیاز دارند، از بین می‌روند. کابل های to-B و گاهی اوقات Y/Splitter.

با پیشرفت مشخصات، انواع رابط USB چند برابر شد. مشخصات USB اصلی، دوشاخه‌ها و پریزهای استاندارد A و Standard-B را شرح می‌دهد. کانکتورها متفاوت بودند به طوری که کاربران نمی‌توانستند یک پریز کامپیوتر را به دیگری متصل کنند. پین‌های داده در دوشاخه‌های استاندارد در مقایسه با پایه‌های پاور فرورفته هستند، به طوری که دستگاه می‌تواند قبل از برقراری اتصال داده، روشن شود. برخی از دستگاه ها بسته به اینکه اتصال داده برقرار شده باشد در حالت های مختلف کار می‌کنند. پایه‌های شارژ منبع تغذیه هستند و شامل دستگاه میزبان یا پین‌های داده نمی‌شوند، که به هر دستگاه USB توانمندی اجازه می‌دهد تا از یک کابل USB استاندارد شارژ یا کار کند. کابل های شارژ، اتصالات برق را فراهم می‌کنند، اما داده را نمی‌دهند. در یک کابل فقط شارژ، سیم های داده در انتهای دستگاه کوتاه می‌شوند. در غیر این صورت، دستگاه ممکن است شارژر را به عنوان نامناسب رد کند.

کابل کشی

استاندارد USB 1.1 مشخص می‌کند که یک کابل استاندارد می‌تواند حداکثر طول 5 متر (16 فوت 5 اینچ) با دستگاه هایی که با سرعت کامل (12 مگابیت بر ثانیه) کار می‌کنند و حداکثر طول 3 متر (9 فوت 10 اینچ) با دستگاه هایی که با سرعت پایین (1.5 مگابیت بر ثانیه) کار می‌کنند.

USB 2.0 حداکثر طول کابل 5 متر (16 فوت 5 اینچ) را برای دستگاه هایی که با سرعت بالا (480 مگابیت بر ثانیه) کار می‌کنند، فراهم می‌کند. استاندارد USB 3.0 مستقیماً حداکثر طول کابل را مشخص نمی‌کند، فقط مستلزم آن است که همه کابل‌ها دارای مشخصات الکتریکی باشند: برای کابل‌کشی مسی با سیم‌های AWG 26 حداکثر طول عملی 3 متر (9 فوت 10 اینچ) است.

کابل های پل USB

کابل‌های پل USB یا کابل‌های انتقال داده را می‌توان در بازار یافت که اتصال مستقیم رایانه به رایانه را ارائه می‌کنند. کابل پل یک کابل مخصوص است که دارای یک تراشه و الکترونیک فعال در وسط کابل است. تراشه در وسط کابل به عنوان یک وسیله جانبی برای هر دو رایانه عمل می‌کند و امکان ارتباط همتا به همتا بین رایانه ها را فراهم می‌کند. کابل های پل USB برای انتقال فایل ها بین دو کامپیوتر از طریق پورت USB آنها استفاده می‌شود.

ابزار مایکروسافت که توسط مایکروسافت به عنوان Windows Easy Transfer معروف شد، از یک کابل پل USB ویژه برای انتقال فایل‌ها و تنظیمات شخصی از رایانه‌ای که نسخه قبلی ویندوز را اجرا می‌کند به رایانه‌ای که نسخه جدیدتری دارد، استفاده می‌کند. در زمینه استفاده از نرم‌افزار Easy Transfer ویندوز، کابل بریج را می‌توان گاهی به عنوان کابل Easy Transfer معرفی کرد.

بسیاری از کابل های USB bridge / انتقال داده همچنان USB 2.0 هستند، اما تعدادی کابل انتقال USB 3.0 نیز وجود دارد. با وجود اینکه USB 3.0 10 برابر سریعتر از USB 2.0 است، کابل های انتقال USB 3.0 با توجه به طراحی خود تنها 2 تا 3 برابر سریعتر هستند.

مشخصات USB 3.0 یک کابل متقاطع A-to-A بدون برق برای اتصال دو رایانه شخصی معرفی کرد. اینها برای انتقال داده در نظر گرفته نشده اند، بلکه برای استفاده های تشخیصی هستند.

اتصالات USB دو نقشه

کابل‌های پل USB با قابلیت‌های دستگاه دوگانه USB که با مشخصات USB 3.1 معرفی شده‌اند، اهمیت کمتری پیدا کرده‌اند. تحت جدیدترین مشخصات، USB از اکثر سناریوها پشتیبانی می‌کند که سیستم ها را مستقیماً با کابل Type-C متصل می‌کنند. اما برای اینکه این قابلیت کار کند، سیستم های متصل باید از تغییر نقش پشتیبانی کنند. قابلیت‌های دو نقشی مستلزم وجود دو کنترل‌کننده در داخل سیستم و همچنین کنترل‌کننده نقش است. در حالی که این را می‌توان در یک پلت فرم تلفن همراه مانند تبلت یا تلفن انتظار داشت، رایانه های شخصی رومیزی و لپ تاپ ها اغلب از نقش های دوگانه پشتیبانی نمی‌کنند.

استانداردهای مرتبط با USB

Media Agnostic USB

انجمن پیاده‌سازان USB استاندارد ارتباط بی‌سیم Media Agnostic USB (MA-USB) v.1.0 را بر اساس پروتکل USB در 29 ژوئیه 2015 معرفی کرد. USB بی‌سیم یک فناوری جایگزین کابل است و از فناوری بی‌سیم فوق‌باند پهن برای نرخ داده استفاده می‌کند. تا 480 مگابیت بر ثانیه.

USB-IF از مشخصات WiGig Serial Extension v1.2 به عنوان پایه اولیه مشخصات MA-USB استفاده می‌کند و با SuperSpeed ​​USB (3.0 و 3.1) و Hi-Speed ​​USB (USB 2.0) سازگار است. دستگاه‌هایی که از MA-USB استفاده می‌کنند، به شرطی که محصول واجد شرایط برنامه صدور گواهینامه آن باشد، به‌عنوان «Powered by MA-USB» علامت‌گذاری می‌شوند.

nterChip USB

InterChip USB یک نوع چیپ به تراشه است که فرستنده گیرنده های معمولی موجود در USB معمولی را حذف می‌کند. لایه فیزیکی HSIC در مقایسه با USB 2.0 حدود 50٪ انرژی کمتر و 75٪ سطح برد کمتری مصرف می‌کند.[105] این یک استاندارد جایگزین برای SPI و I2C است.

USB-C 

USB-C (رسماً USB Type-C) استانداردی است که یک کانکتور جدید و چندین ویژگی اتصال جدید را تعریف می‌کند. در میان آنها از حالت جایگزین پشتیبانی می‌کند که امکان انتقال پروتکل های دیگر را از طریق کانکتور USB-C و کابل فراهم می‌کند. این معمولاً برای پشتیبانی از پروتکل‌های DisplayPort یا HDMI استفاده می‌شود که امکان اتصال نمایشگر مانند مانیتور رایانه یا تلویزیون را از طریق USB-C فراهم می‌کند. همه کانکتورهای دیگر قادر به انجام عملیات دو خطی (Gen 1×2 و Gen 2×2) در USB 3.2 نیستند، اما می‌توانند برای عملیات یک خطی (Gen 1×1 و Gen 2×1) استفاده شوند.

DisplayLink

DisplayLink یک فناوری است که به چندین نمایشگر اجازه می‌دهد تا از طریق USB به یک کامپیوتر متصل شوند. در حدود سال 2006 معرفی شد و قبل از ظهور حالت جایگزین از طریق USB-C، تنها راه برای اتصال نمایشگرها از طریق USB بود. این یک فناوری اختصاصی است که توسط انجمن پیاده‌سازان USB استاندارد نشده است و معمولاً به یک درایور دستگاه جداگانه روی رایانه نیاز دارد.

FireWire (IEEE 1394)

در ابتدا، USB مکملی برای فناوری FireWire (IEEE 1394) در نظر گرفته شد که به عنوان یک گذرگاه سریال با پهنای باند بالا طراحی شده بود که به طور موثر وسایل جانبی مانند درایوهای دیسک، رابط های صوتی و تجهیزات ویدئویی را به هم متصل می‌کند. در طراحی اولیه، USB با سرعت داده بسیار کمتری کار می‌کرد و از سخت افزار کمتر پیچیده استفاده می‌کرد. برای وسایل جانبی کوچک مانند صفحه کلید و دستگاه های اشاره گر مناسب بود.

مهم ترین تفاوت های فنی بین FireWire و USB عبارتند از:

• شبکه‌های USB از توپولوژی ستاره‌ای ردیفی استفاده می‌کنند، در حالی که شبکه‌های IEEE 1394 از توپولوژی درختی استفاده می‌کنند.
• USB 1.0، 1.1 و 2.0 از پروتکل "speak-when-spoken-to" استفاده می‌کنند، به این معنی که هر دستگاه جانبی زمانی با میزبان ارتباط برقرار می‌کند که میزبان به طور خاص درخواست ارتباط کند. USB 3.0 امکان برقراری ارتباط با دستگاه را با میزبان فراهم می‌کند. یک دستگاه FireWire می‌تواند با هر گره دیگری در هر زمان و با توجه به شرایط شبکه ارتباط برقرار کند.
• یک شبکه USB برای کنترل شبکه به یک میزبان در بالای درخت متکی است. تمام ارتباطات بین میزبان و یک دستگاه جانبی است. در یک شبکه FireWire، هر گره توانمندی می‌تواند شبکه را کنترل کند.
• USB با یک خط برق 5 ولت کار می‌کند، در حالی که FireWire 12 ولت را تامین می‌کند و از نظر تئوری می‌تواند تا 30 ولت را تامین کند.
• پورت های هاب USB استاندارد می‌توانند از جریان معمولی 500 میلی آمپر/2.5 وات و تنها 100 میلی آمپر از پورت های غیر هاب تامین کنند. USB 3.0 و USB On-The-Go 1.8 A/9.0 W (برای شارژ باتری اختصاصی، 1.5 A/7.5 W پهنای باند کامل یا 900 mA/4.5 W پهنای باند بالا) تامین می‌کنند، در حالی که FireWire در تئوری می‌تواند تا 60 وات برق را تامین کند.، اگرچه 10 تا 20 وات معمولی تر است.

این تفاوت ها و دیگر تفاوت ها منعکس کننده اهداف طراحی متفاوت دو باس است: USB برای سادگی و هزینه کم طراحی شده است، در حالی که FireWire برای عملکرد بالا، به ویژه در برنامه های حساس به زمان مانند صدا و تصویر طراحی شده است. اگرچه از نظر حداکثر نرخ سیگنال دهی نظری مشابه است، اما FireWire 400 در استفاده واقعی سریعتر از پهنای باند بالای USB 2.0 است، به خصوص در استفاده با پهنای باند بالا مانند هارد دیسک های خارجی. استاندارد جدیدتر FireWire 800 دو برابر سریعتر از FireWire 400 و سریعتر از آن است. USB 2.0 با پهنای باند بالا هم از نظر تئوری و هم از لحاظ عملی. با این حال، مزایای سرعت FireWire به تکنیک های سطح پایین مانند دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) متکی است که به نوبه خود فرصت هایی را برای سوء استفاده های امنیتی مانند حمله DMA ایجاد کرده است.

چیپست و درایورهای مورد استفاده برای پیاده‌سازی USB و FireWire تأثیر مهمی بر میزان پهنای باند تعیین‌شده توسط مشخصات در دنیای واقعی به همراه سازگاری با دستگاه‌های جانبی دارند.

اترنت

استانداردهای IEEE 802.3af، 802.3at، و 802.3bt Power over Ethernet (PoE) طرح‌های پیچیده‌تری را نسبت به USB تغذیه شده مشخص می‌کنند. آنها با ولتاژ 48 ولت DC کار می‌کنند و می‌توانند برق بیشتری (تا 12.95 وات برای 802.3af، 25.5 وات برای 802.3at، با نام PoE+، 71 وات برای 802.3bt، با نام مستعار 4PPoE) از طریق یک کابل تا 100 متر، در مقایسه با USB تا 100 متر تامین کنند. که 2.5 وات با حداکثر طول کابل 5 متر فراهم می‌کند. این موضوع PoE را برای تلفن‌های Voice over IP، دوربین‌های امنیتی دوربین‌های تلویزیون مدار بسته، نقاط دسترسی بی‌سیم و سایر دستگاه‌های شبکه‌شده در ساختمان‌ها محبوب کرده است. با این حال، USB ارزان‌تر از PoE است به شرطی که مسافت کوتاه باشد و تقاضای برق کم باشد.

استانداردهای اترنت نیاز به ایزوله الکتریکی بین دستگاه شبکه (رایانه، تلفن و غیره) و کابل شبکه تا 1500 ولت AC یا 2250 ولت DC به مدت 60 ثانیه دارند. USB چنین نیازی ندارد زیرا برای تجهیزات جانبی نزدیک به میزبان طراحی شده است. کامپیوتر، و در واقع زمین های جانبی و میزبان را به هم متصل می‌کند. این به اترنت مزیت ایمنی قابل توجهی نسبت به USB با وسایل جانبی مانند کابل و مودم‌های DSL متصل به سیم‌کشی خارجی می‌دهد که می‌توانند تحت شرایط خطای خاص ولتاژهای خطرناکی را در نظر بگیرند.

MIDI

تعریف کلاس دستگاه USB برای دستگاه‌های MIDI، داده‌های موسیقی رابط دیجیتال ابزار موسیقی (MIDI) را از طریق USB منتقل می‌کند. قابلیت MIDI گسترش یافته است تا به شانزده کابل MIDI مجازی امکان‌پذیر شود، که هر کدام می‌توانند شانزده کانال و ساعت MIDI معمول را حمل کنند.

USB برای دستگاه های ارزان قیمت و از لحاظ فیزیکی مجاور رقابتی است. با این حال، Power over Ethernet و استاندارد پلاگین MIDI در دستگاه‌های پیشرفته‌ای که ممکن است کابل‌های بلند داشته باشند، مزیت دارند. USB می‌تواند مشکلات حلقه زمین بین تجهیزات ایجاد کند، زیرا ارجاعات زمین را در هر دو فرستنده گیرنده متصل می‌کند. در مقابل، استاندارد پلاگین MIDI و اترنت دارای ایزوله داخلی تا 500 ولت یا بیشتر هستند.

eSATA/eSATAp

کانکتور eSATA یک کانکتور SATA قوی تر است که برای اتصال به هارد دیسک های خارجی و SSD در نظر گرفته شده است. سرعت انتقال eSATA (تا 6 گیگابیت بر ثانیه) مشابه USB 3.0 (تا 5 گیگابیت بر ثانیه) و USB 3.1 (تا 10 گیگابیت بر ثانیه) است. دستگاه متصل شده توسط eSATA به عنوان یک دستگاه SATA معمولی ظاهر می‌شود که هم عملکرد کامل و هم سازگاری کامل با درایوهای داخلی را ارائه می‌دهد. eSATA برق دستگاه های خارجی را تامین نمی‌کند. این یک نقطه ضعف فزاینده در مقایسه با USB است. حتی اگر 4.5 وات USB 3.0 گاهی اوقات برای تامین انرژی هارد دیسک های اکسترنال کافی نیست، تکنولوژی در حال پیشرفت است و درایوهای خارجی به تدریج به انرژی کمتری نیاز دارند و مزیت eSATA را کاهش می‌دهد. eSATAp (قدرت بر روی eSATA، با نام مستعار ESATA/USB) کانکتوری است که در سال 2009 معرفی شد که با استفاده از یک کانکتور جدید و سازگار با عقب، برق دستگاه های متصل را تامین می‌کند. در یک نوت بوک، eSATAp معمولاً تنها 5 ولت برای تامین برق یک هارد دیسک/SSD 2.5 اینچی تامین می‌کند. در یک ایستگاه کاری رومیزی علاوه بر این می‌تواند 12 ولت را برای تغذیه دستگاه‌های بزرگ‌تر از جمله HDD/SSD 3.5 اینچی و درایوهای نوری 5.25 اینچی تامین کند. پشتیبانی از eSATAp را می‌توان به صورت براکتی که مادربرد SATA، برق و منابع USB را به یک دستگاه رومیزی متصل می‌کند، اضافه کرد. eSATA، مانند USB، از اتصال داغ پشتیبانی می‌کند، اگرچه ممکن است توسط درایورهای سیستم عامل و سیستم عامل دستگاه محدود شود.

Thunderbolt

Thunderbolt PCI Express و Mini DisplayPort را در یک رابط داده سریال جدید ترکیب می‌کند. پیاده‌سازی‌های اصلی Thunderbolt دارای دو کانال هستند که هر کدام با سرعت انتقال 10 گیگابیت بر ثانیه، در نتیجه پهنای باند یک‌طرفه مجموعاً 20 گیگابیت بر ثانیه است.

Thunderbolt 2 از تجمع پیوند برای ترکیب دو کانال 10 گیگابیت بر ثانیه در یک کانال دو طرفه 20 گیگابیت بر ثانیه استفاده می‌کند. Thunderbolt 3 و Thunderbolt 4 از USB-C استفاده می‌کنند. Thunderbolt 3 دارای دو کانال فیزیکی دو جهته 20 گیگابیت بر ثانیه است که به صورت یک کانال منطقی 40 گیگابیت بر ثانیه دو جهته ظاهر می‌شوند. کنترلرهای Thunderbolt 3 می‌توانند از یک کنترلر USB 3.1 Gen 2 استفاده کنند تا با دستگاه های USB سازگاری داشته باشند. آنها همچنین قادر به ارائه حالت جایگزین DisplayPort و همچنین DisplayPort روی USB4 Fabric هستند که عملکرد پورت Thunderbolt 3 را به یک سوپرمجموعه پورت USB 3.1 Gen 2 تبدیل می‌کند. DisplayPort Alternate Mode 2.0: USB4 (نیاز به USB-C) نیاز دارد که هاب ها از DisplayPort 2.0 از طریق یک حالت جایگزین USB-C پشتیبانی کنند. DisplayPort 2.0 می‌تواند از وضوح 8K در 60 هرتز با رنگ HDR10 پشتیبانی کند.DisplayPort 2.0 می‌تواند تا 80 گیگابیت بر ثانیه استفاده کند که دو برابر مقدار موجود برای داده های USB است، زیرا تمام داده ها را در یک جهت (به مانیتور) ارسال می‌کند و می‌تواند بنابراین از تمام هشت سیم داده به طور همزمان استفاده کنید. پس از اینکه مشخصات بدون حق امتیاز شد و نگهبانی پروتکل Thunderbolt از اینتل به انجمن پیاده‌سازان USB منتقل شد، Thunderbolt 3 به طور موثر در مشخصات USB4 پیاده‌سازی شد - با سازگاری با Thunderbolt 3 اختیاری است اما برای محصولات USB4 تشویق می‌شود.

تفاوت میان USB Type-A و USB Type-B :

تفاوت میان USB Type-A و USB Type-B علاوه بر تنظیمات پین، در شکل و اندازه آن نیز است. این شکل ها برای مطابقت با وسایل مختلف با اندازه های مختلف طراحی شده اند. پورت USB Type A,B,C فقط به طراحی فیزیکی یا شکل پورت ها و کانکتورها اشاره دارد. USB Type-A مسطح و مستطیلی است، USB Type-B در طرح های مختلف عرضه می‌شود و نمونه استاندارد آن کمی مربع تر است.

علاوه بر این، USB Type-C دارای شکل مستطیلی و فشرده تر با گوشه های گرد است. سرعت انتقال داده توسط نسخه های USB تعیین می‌شود. هر سه نوع پورت USB می‌توانند نسخه های USB 1.1, 2.0, 3.0 یا 3.1 را اجرا کنند.

هرچه نسخه USB بالاتر باشد، سرعت آن بیشتر است. به عنوان مثال اگر از یک تلفن هوشمند استفاده کنید، بیشتر تلفن های مورد استفاده این روزها قابلیت شارژ مجدد با استفاده از کانکتورهای کابل را دارند، اما برای کارآمد بودن باید از کانکتور کوچک Male برای سازگاری با استانداردهای تلفن استفاده کنند.

تفاوت اصلی USB Type-A و USB Type-B در این است که Type-A معمولاً برای اتصال به عنوان میزبان به سایر دستگاه های USB طراحی شده است و USB Type-B معمولاً برای کنترل دستگاه های جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ویژگی اصلی که USB نوع Type-A ,Type-B را از هم متمایز می‌کند، شکل فیزیکی دوشاخه یا هد آنها و سوکت یا پورت هایی است که در‌ آنها وارد شده اند. همچنین پیکربندی پین های‌ آنها نیز متفاوت است. اما نکته اصلی که باید بدانیم این است که هر یک از این نوع کانکتور های USB را در کجا استفاده کنیم. برای مثال شما می‌توانید نحوه اتصال رایانه رومیزی با پرینتر خود را بررسی کنید.

کانکتوری که به رایانه شما وصل می‌شود، Type-A خواهد بود که میزبان است و سر دیگر که به پرینتر وصل می‌شود، نوع B است که پرینتر را کنترل می‌کند. همچنین این بدان معنی است که یک کابل / اتصال نیازی به اتصال به نوع خود (USB-Type-A در هر دو انتها) ندارد اما قابل تعویض است (Type-A دریک طرف و Type-B در طرف دیگر).

قابلیت Hot Swappable Drives پورت USB

یکی از مهم ترین قابلیت های پورت USB اتصال و قطع آن در زمان روشن بودن دستگاه مورد نظر است

Eject کردن USB

با اینکه پورت USB قابلیت Hot Swappable Drive را پشتیبانی می‌کند اما برای حصول اطمینان از اینکه در زمان جداسازی آن انتقال اطلاعاتی صورت نمی‌گیرد و دستگاهی که توسط پورت USB متصل شده است وسط کار جدا نمی‌شود قابلیت Eject برای آن تعبیه شده است که با استفاده از آن از اتمام کار دستگاه مطمئن شده و سپس نسبت به جدا کردن آن اقدام کنید.

چگونه USB 3.0 را از USB 2.0 تشخیص دهیم؟

روش های تشخیص پورت های USB شامل رنگ داخل پورت که رنگ آبی مربوطه به USB3 و رنگ مشکی یا سفید مربوط به USB2 است و روش دوم اگر در کنار علامت و نماد USB دو حرف SS وجود داشت به این معناست که USB مربوطه نسخه 3 است. به طور کلی هنگامی که صحبت از USB می‌شود، ممکن است شامل سه گزینه باشد از جمله:

• کابل USB که دو سر آن دارای کانکتور USB است.
• کانکتور که در انتهای کابل قرار دارد.
• پورت USB که کانکتور به آن وارد می‌شود.

تفاوت میان کانکتورها و پورت ها سبب به وجود آمدن Type های مختلف در USB شده است. پورت های USB در اشکال و طرح های مختلفی تولید می‌شوند. در ابتدا فقط دو نوع پورت USB وجود داشت، USB Type-A و USB Type-B اما اکنون USB Type-C نیز در حال پیوستن به این بازی است و همه چیز را تغییر می‌دهد.

وسیله‌هایی که در‌ آنها از USB استفاده شده

• آیپاد IPad و دیگر mp3 پلیرها: پخش کننده‌های موسیقی، از جمله موزیک پلیرها، انواع برد فلش خور، آمپلی فایر، ویدیو پلیر USB خور، ضبط، اسپیکر، سینمای خانگی و.. دارای ورودی صدای USB هستند.
• کیبورد و ماوس: صفحه کلیدها برای اتصال به انواع رایانه، لپ تاپ و دستگاه‌های نظامی و آزمایشگاهی از این درگاه استفاده می‌کنند. ماوس ها نیز به جای فیش قدیمی‌تر PS2 امروز از این درگاه بهره می‌برند تا بتوانند به رایانه‌ها متصل شوند.
• میکروفن: به تازگی میکروفن‌ها نیز به جای جک نری میکروفن و اتصال به فیش مادگی میکروفن از درگاه یو اس بی بهره می‌برند. برای نمونه در کارت صدای اکسترنال ارتباط با پورت یو اس بی انجام می‌شود.
• پرینتر و اسکنر: دستگاه‌های چاپگر و اسکنر نیز از نوع ب Type-B این پورت برای انتقال داده‌ها بهره می‌برند. روی این دستگاه‌ها معمولا کانکتور مادگی USB-C قرار دارد که با کابل پرینتر به رایانه متصل می‌شوند.
• اهرمک یا جوی استیک (Joystick)= ابزاری به نام جویستیک در انواع گوناگون و کاربردهای گوناگون نیز با این درگاه به رایانه و دستگاه‌های گوناگون متصل می‌شوند.
• تلفن هوشمند، تبلت و وبکم: موبایل، تبلت و وبکم‌ها نیز برای جابه‌جایی داده‌ها، فایل‌ها و اطلاعات و البته شارژ شدن از این درگاه از نوع میکرو یو اس بی یا نوع تایپ C استفاده می‌کنند.
• ابزارک‌ها: در ابزارهای گوناگون برای تامین انرژی برق به عنوان منبع تغذیه یا جهت انتقال داده‌ها از این درگاه استفاده شده است. برای نمونه دانگل بلوتوث USB که ضبط های فلش خور را بلوتوث‌دار می‌کند یا فرستنده صدای بلوتوث تلویزیون به هدفون یا دانگل بلوتوث AUX برای تامین برق خود از این درگاه بهره می‌برند.
• دوربین‌های دیجیتال: از USB برای شارژ باتری و انتقال داده‌ها، فایل‌های تصویری و ویدیویی بهره می‌برند.
• درایوهای خارجی و فلش مموری: انواع فلش مموری و... که در واقع یک حافظه هستند که ورودی و خروجی آن‌ها به صورت یک فیش نری USB-A در نظر گرفته شده است. همچنین انواع هارد اکسترنال نیز از این طریق ارتباط خود را برقرار می‌کنند.
•