Giới thiệu cổng USB Giới thiệu cổng USB Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên USB - 10 năm đời 2005 năm thứ 10 kể từ phương thức kết nối USB thức mắt Phương thức truyền liệu trở thành phổ biến công nghệ thông tin, viễn thông điện tử gia dụng Nhưng biết trình phát triển, thời khắc đáng nhớ kỷ niệm khó quên USB chi phối cấu hình mạng máy tính truyền thông tương lai Các mốc son lịch sử 2005 Giới thiệu USB không dây 2001 Giới thiệu USB OTG 2000 USB thực trở thành trào lưu Giới thiệu USB 2.0 1998 Ra mắt USB 1.1 Apple giới thiệu máy iMac sử dụng cổng USB 1/10 Giới thiệu cổng USB 1997 Có 500 sản phẩm trang bị USB toàn cầu USB-IF có 400 thành viên 1996 Sản phẩm trang bị USB mắt Ra mắt chuẩn USB 1.0 1995 Intel giới thiệu USB silic USBIF có 340 thành viên 1994 Thành lập nhóm công ty khai sinh USB 10 năm qua chứng kiến hình thành phát triển công nghệ truyền dẫn có tên gọi trở thành đỗi quen thuộc giới truyền thông kết nối USB (Universal Serial Bus) Trong năm mắt, nhiều người cho USB trở thành công nghệ dẫn đầu Ngoài mục đích để kết nối máy tính thiết bị thông tin viễn thông lại với nhau, loại hình trở thành phương tiện truyền dẫn phổ thông để kết nối thiết bị chủ với thiết bị ngoại vi, bao gồm thiết bị điện tử gia dụng Ngay từ đời, USB đóng vai trò quan trọng việc kết nối máy tính desktop thiết bị ngoại vi Tiểu sử USB câu chuyện dài hấp dẫn có hậu Năm 1995, USB thức nhóm gồm hãng viễn thông, máy tính hàng đầu giới “trình làng”, đây, trở thành loại hình kết nối phổ quát không ứng dụng lĩnh vực công nghệ thông tin mà sử dụng để hỗ trợ kết nối cho thiết bị viễn thông điện tử gia dụng Hiện nay, USB trở thành thân thuộc đến mức bạn dễ dàng thấy đa số sản phẩm điện tử trang bị kết nối Nhóm gồm đại gia “tiến cử” USB gia nhập giới thiết bị truyền dẫn liệu Compaq, Digital Equipment Corporation (DEC), IBM, Intel, Microsoft, NEC Northern Telecom Từ mắt USB từ cách 10 năm, DEC bị Compaq mua lại hợp với hãng HP (Hewlett Packard) Ngày nay, Hiệp hội USB (USB-IF) 1.000 thành viên định hướng hãng hàng đầu Agere, Intel, HP, Microsoft, NEC Philips; số lại hãng đỡ đầu cho “đứa chung” USB từ lúc khai sinh đến Hướng phát triển kết nối USB nhìn theo logo (từ lên, bên phải sang) 2/10 Giới thiệu cổng USB Không giao diện kết nối song song (parallel), (serial), PS/2 cổng game thông thường, USB có khả thiết lập loại kết nối đồng cho tất thiết bị ngoại vi trang bị USB đến máy tính cá nhân (PC) Về mặt lý thuyết, đường truyền đơn lẻ lại thay khối kết nối USB đa cổng lắp cho phép tới 127 thiết bị ngoại vi nối vào cổng USB đơn bên nhờ HUB USB đa cổng Trong ngày sơ khai, USB hãng đỡ đầu tiến hành thử nghiệm kết nối sản phẩm với nhau, thời khắc trở thành kiện quan trọng mà người thân sinh USB gọi mốc kiện lịch sử Ngày hội kết nối hay “Plugfest“ Sẽ không tưởng tượng cảm giác người chứng kiến đội ngũ kiểm chứng viên lúc đó, đến từ 50 công ty thành viên USB-IF trực tiếp đến kiểm nghiệm, họ hồ hởi từ phòng sang phòng khác để chứng thực tác phẩm diệu kỳ Sau đó, họ phải ngày để thức kiểm thử kết nối sản phẩm USB vào hệ thống máy chủ trung tâm Lúc đó, 10 thiết bị kết nối thành công với PC mà trục trặc hay xung đột hệ thống, nhà phát triển công nghệ thực ăn mừng Thêm nhiều thiết bị khác nối với PC chạy hệ điều hành Windows Trong suốt trình thử nghiệm, người ta thống kê có 127 thiết bị kết nối thành công với máy tính, nhiên số hầu hết chuột dùng cổng USB Biểu trưng (logo) USB quen thuộc với bạn ngày lấy nhiều tháng đơn vị khai sinh Không kết nối Ban đầu, nhà sản xuất PC hàng đầu thận trọng không thay toàn cổng nối vốn có USB, tức họ sử dụng song song loại hình USB đến kết nối cổ truyền Năm 1998, Apple mạnh dạn giới thiệu dòng máy tính iMac, lần sử dụng tất kết nối USB Họ iMac G5 ngày bao gồm toàn cổng USB 2.0 (480 Mb/s) cổng Fi-Wi IEEE 1394, nhằm hỗ trợ tốt ứng dụng tốc độ cao 3/10 Giới thiệu cổng USB Apple iMAC G5 sử dụng kết nối USB Wi-Fi Tuy nhiên, hầu hết máy tính cá nhân ngày để USB cổng nối khác song song tồn Bởi thiết bị ngoại vi dùng cổng nối khác USB phổ biến thị trường giá thành chúng hấp dẫn Mặc dù ban đầu tiềm USB chưa đánh giá cách đầy đủ, ngày cổng nối USB trở thành giao diện phổ biến cho hầu hết ứng dụng máy in, máy quét ảnh, tải nhạc MP3, đồng hoá PDA Hầu hết PDA tiếng RIM BlackBerry HP iPAQ, chọn USB giao tiếp để đồng hoá với PC Ổ nhớ USB GB Seagate 4/10 Giới thiệu cổng USB USB có sức ảnh hưởng lớn tới PC Từ năm 2004, hầu hết nhà sản xuất PC loại bỏ ổ đĩa mềm cho máy tính để bàn để thay ổ đọc đĩa USB Từ lúc đó, USB trở thành thiết bị lưu trữ điển hình ổ cứng USB EZ bus mini tốc độ cao 20 GB Apricorn hay ổ USB bỏ túi GB Seagate Đèn rọi bàn phím cổng USB Kensington Khả áp dụng rộng rãi ngày ứng dụng “ngoại lai” mà USB kiêm nghiệm tiên đoán Hiệp hội USB Ví dụ, cổng USB làm thiết bị nối nguồn cho máy hâm nóng cafe, hay dây nguồn đèn bàn phím dành cho máy tính xách tay Kensington chế tạo thành công Các ứng dụng hữu ích khác USB bao gồm adapter điều khiển từ xa, chuyển đổi USB sang Bluetooth, chuyển đổi USB sang cổng (serial) 5/10 Giới thiệu cổng USB Ổ cứng USB Apricorn Nhiều máy tính sử dụng hệ điều hành Windows ME XP Microsoft tích hợp ổ cứng USB thay cho loại ổ cứng thông thường, trở thành hướng phát triển USB Điển hình Apricorn tung loại ổ cứng USB dung lượng nhớ 20 GB Hãng M-Systems mắt loại thẻ nhớ flash USB thuộc loại 100% cắm vào sử dụng hay gọi “plug&play” Loại thẻ nhớ tự động định dạng cấu hình cắm vào PC chạy Windows ME/XP, không cần cài đặt hay tìm hiểu phần mềm hỗ trợ khác Trước đây, bạn phải cài đặt phần mềm driver hỗ trợ đọc liệu lưu bên thẻ nhớ Thẻ nhớ USB tích hợp vào đồng hồ, vào dao gấp, điển hình ý tưởng người Thuỵ Sỹ với thẻ nhớ USB tích hợp vào dao gấp có tên gọi SWISSMEMORY công ty Swissbit cung cấp Dao gấp du lịch tích hợp thẻ nhớ USB Swissbit Ngày nay, USB trở thành giao diện tiện ích với nhiều ứng dụng khác nhau, cho phép lưu trữ liệu dễ dàng, gửi ảnh số từ camera, dễ dàng kết nối với máy quét ảnh (scanner), tải nhạc tới máy MP3, lưu liệu vào thẻ nhớ… Ông Steve Whalley, Giám đốc Tiếp thị USB 1.0 Intel kiêm chức Chủ tịch Hiệp hội USB suốt thời gian trì sản phẩm USB chuẩn 1.1, nhắc lại chìa khoá thành công USB: “USB có khái niệm rõ ràng tập trung khai thác tính kết nối tiện dụng thông thường, khởi đầu từ kết nối ngoại vi tới PC phát triển, mở rộng ứng dụng rộng rãi phong phú nay” 6/10 Giới thiệu cổng USB Ngày hầu hết máy tính trang bị nhiều cổng USB (Universal Serial Bus) Các cổng USB (USB connector) giúp người sử dụng gắn thiết bị chuột, máy in với máy tính nhanh dễ dàng Do hệ điều hành hỗ trợ USB nên việc cài đặt thiết bị thật nhanh dễ dàng So với cách kết nối thiết bị với máy tính dùng cổng song song (Parallel Port), dùng cổng nối tiếp (Serial Port) hay dùng Card đặc biệt thiết kế cài đặt sẵn bên máy tính USB nhanh nhiều Với máy tính sản xuất vài năm trước đây, kết nối từ thiết bị ngoại vi tới máy tính làm người sử dụng đau đầu vấn đề USB cố gắng giải quyết: • Máy in nối với máy tính qua cổng song song hầu hết máy tính trang bị cổng Sẽ khó khăn sử dụng thêm ổ Zip, đòi hỏi tốc độ kết nối cao với máy tính cần thiết phải dùng cổng song song • Modem nối với máy tính qua cổng nối tiếp giống vài dạng thiết bị khác Digital Camera, Palm Pilots máy tính thường có hai cổng nối tiếp chúng chậm • Các thiết bị đòi hỏi kết nối nhanh Card đặc biệt cắm trực tiếp vào khe cắm (Slot) bo mạch Thực tế số lượng khe cắm (Slot) có hạn cần phải cài đặt phần mềm cho thiết bị 7/10 Giới thiệu cổng USB Mục đích USB giải vấn đề người sử dụng cổng kết nối không hiệu USB cung cấp cho người sử dụng khả kết nối chuẩn, dễ dàng với 127 thiết bị máy tính Mọi thiết bị ngoại vi kết nối phiên USB chẳng hạn như: máy in, máy quét ảnh, chuột, Joystick, Digital Camera, Webcam, Modem, loa, điện thoại, Network Connection, thiết bị lưu trữ thông tin (ổ Zip)… Việc nối thiết bị với máy tính qua USB đơn giản, việc cắm đầu nối thiết bị với cổng USB máy tính Nếu thiết bị kết nối với máy tính lần đầu, hệ điều hành tự động dò tìm yêu cầu nạp đĩa Driver Với thiết bị cài đặt, máy tính tự động kích hoạt kết nối với thiết bị Các thiết bị kết nối qua USB thiết lập hay ngắt kết nối lúc Nhiều loại thiết bị USB chế tạo liền với cáp nối với hai kiểu đầu nối “A Connection” “B Connection” Chuẩn USB sử dụng “A Connection” “B Connection” hai trường hợp cụ thể sau: • Đầu nối “B Connection” dùng “Downstream” nối thiết bị đơn lẻ với máy tính • Đầu nối “B Connection” dùng “Downstream” nối thiết bị đơn lẻ với máy tính Thông thường máy tính có hai khe cắm USB (USB Socket) Ngày với đa số thiết bị sử dụng USB, máy tính dễ bị thiếu khe cắm Ví dụ, máy tính có thiết bị như: máy in, máy quét, Webcam, Network Connection sử dụng USB máy tính có cổng USB (USB Connector) Để giải vấn đề này, cần lắp thêm USB Hub Chuẩn USB hỗ trợ tới 127 thiết bị USB Hub số Các Hub thường có bốn cổng có nhiều tuỳ thuộc loại Chỉ cần cắm USB Hub vào máy tính sau cắm thiết bị Hub khác vào cổng USB Hub Hub có hai loại: loại có cung cấp nguồn không cung cấp nguồn điện cho thiết bị cắm vào Hub Chuẩn USB cho phép thiết bị sử dụng nguồn điện từ cổng USB Các thiết 8/10 Giới thiệu cổng USB bị máy in, máy quét sử dụng nguồn điện riêng cung cấp từ nguồn (Power Supply) chúng thiết bị sử dụng điện chuột, Digital Camera lại dùng điện (khoảng 500mA - 5V) từ Bus Nếu máy tính kết nối với nhiều thiết bị sử dụng nguồn điện riêng (Máy in, máy quét…) USB Hub không cần thiết phải loại cung cấp nguồn điện Nếu máy tính kết nối với nhiều thiết bị nguồn điện riêng (Chuột, Digital Camera) Hub thiết phải có khả cung cấp nguồn cho thiết bị Trên Hub có phận biến để cung cấp dòng điện tới Bus làm máy tính không bị tải Các đặc điểm USB bao gồm: • Máy tính hoạt động Host • Có tới 127 thiết bị kết nối vào máy tính bao gồm nối trực tiếp hay qua USB Hub • Các cáp USB (USB Cable) thiết bị dài tới 5m hay 30m với Hub • Chuẩn USB2.x cho phép truyền liệu Bus tới tốc độ 480 Mbps • Một cáp USB có hai dây cung cấp điện đôi dây xoắn truyền liệu • Trên dây cung cấp điện năng, điện áp lên tới 500mA - 5V • Các thiết bị sử dụng điện cung cấp điện trực tiếp từ Bus Các Hub cung cấp điện cho thiết bị nối với từ nguồn điện riêng chúng • Các thiết bị USB có khả hoán đổi nhanh, cắm vào hay rút khỏi Bus lúc • Các thiết bị USB đặt chế độ “ngủ” (Sleep Mode) máy tính chuyển sang chế độ Power-Saving 9/10 Giới thiệu cổng USB Các thiết bị nối với cổng USB dùng cáp USB để truyền tải dòng điện hay liệu Khi máy tính hoạt động, truy vấn tới tất thiết bị nối vào Bus gán cho thiết bị địa Quá trình gọi liệt kê thiết bị Máy tính tìm cách truyền liệu thiết bị: • Interrupt: Các thiết bị bàn phím gửi lượng liệu nhỏ ngắt đoạn chọn kiểu Interrupt Mode • Bulk: Các thiết bị máy in thường nhận gói liệu lớn, dùng kiểu Bulk Transfer Mode Từng đoạn liệu (64 Byte) gửi tới máy in kiểm tra tính xác • Isochronous: Các thiết bị truyền liệu theo dạng Stream loa dùng Isochronous Mode Dữ liệu tức thời truyền thiết bị máy tính chế sửa lỗi Máy tính gửi lệnh hay truy vấn thông số với gói Control Packet Khi thiết bị máy tính liệt kê, máy tính giành tới 90% băng thông (Bandwidth) phục vụ yêu cầu thiết bị kiểu Interrupt Isochronous Sau dùng 90% 480 Mbps băng thông, máy tính từ chối truy nhập thiết bị kiểu Interrupt hay Isochronous khác Các Control Packet thiết bị kiểu Bulk Transfer sử dụng khoảng 10% băng thông lại USB phân chia băng thông thành Frame máy tính điều khiển Frame Mỗi Frame chứa 1.500 Byte Frame sinh sau mili giây Trong Frame, thiết bị kiểu Isochronous Interrupt phân chia thành khe nên chúng đảm bảo băng thông cần thiết thiết bị Bulk Transfer Control Packet sử dụng phần băng thông lại Chuẩn USB2.0 xuất vào tháng Tư năm 2000 nâng cấp từ USB1.1 USB2.0 cung cấp thêm băng thông cho ứng dụng Multimedia lưu trữ có tốc độ truyền liệu lớn gấp 40 lần so với USB1.1 Để việc chuyển từ chuẩn USB1.1 sang USB2.0 thuận tiện cho người sử dụng nhà sản xuất, USB2.0 thiết kế hoàn toàn tương thích làm việc với cáp cổng nối thiết bị USB nguyên thuỷ USB2.0 hỗ trợ ba chế độ truyền liệu: 1,5Mbps, 12Mbps 480Mbps Ngoài USB2.0 hỗ trợ thiết bị băng thông thấp bàn phím chuột thiết bị băng thông lớn Webcam, máy in, máy quét ảnh hệ thống lưu trữ 10/10 .. .Giới thiệu cổng USB 1997 Có 500 sản phẩm trang bị USB toàn cầu USB- IF có 400 thành viên 1996 Sản phẩm trang bị USB mắt Ra mắt chuẩn USB 1.0 1995 Intel giới thiệu USB silic USBIF có 340... cao 3/10 Giới thiệu cổng USB Apple iMAC G5 sử dụng kết nối USB Wi-Fi Tuy nhiên, hầu hết máy tính cá nhân ngày để USB cổng nối khác song song tồn Bởi thiết bị ngoại vi dùng cổng nối khác USB phổ... công Các ứng dụng hữu ích khác USB bao gồm adapter điều khiển từ xa, chuyển đổi USB sang Bluetooth, chuyển đổi USB sang cổng (serial) 5/10 Giới thiệu cổng USB Ổ cứng USB Apricorn Nhiều máy tính