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Cosa è l'interfaccia USB

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Le periferiche USB sono in assoluto le più diffuse da molti anni e probabilmente lo saranno per ancora tanti.

I vantaggi per l'utente finale sono noti a tutti:

Per lo sviluppatore alcuni di questi vantaggi sono, almeno all'inizio, problemi da risolvere anche se aspetti come la standardizzazione e la velocità di trasferimento sono oggettivamente elementi importanti. Le difficoltà:

Esistono ovviamente anche dei limiti, a volte aggirabili con qualche difficoltà:

Le versioni

USB venne standardizzato oltre 15 anni fa. E' quindi logico che nel tempo le specifiche siano cambiate pur mantenendo l'interoperabilità tra le diverse versioni.

USB 1.0 apparve come standard nel 1996 e fu aggiornato nel 1998 a USB 1.1, la prima versione effettivamente diffusa sul mercato. Era caratterizzato, a seconda dei dispositivi, da una velocità operativa di 1.5 Mbit/s (low-speed) e 12 Mbit/s (full-speed). Nello stesso periodo apparvero anche sistemi operativi in grado di utilizzare il nuovo standard: i primi furono Windows 95 OEM SR2 e soprattutto Windows 98(con un sacco di problemi... alcuni entrati nel mito della storia dell'informatica) e Linux a partire dal kernel 2.2.7.

USB 2.0 (2000) aggiunge la cosiddetta high-speed (480 Mbit/s) che si affianca a quelle già previste per l'USB1. Da sottolineare che una periferica USB2 non necessariamente può funzionare a 480 Mb/s: per esempio un mouse USB2 funzionerà solo ed esclusivamente a 1,5 Mb/s. Questo è causa di non poca confusione a livello commerciale dove USB2 e 480 Mb/s sono, falsamente, diventati sinonimi.

USB 3.0 nel 2008 aggiunge la cosiddetta super-speed modificando la tipologia di cavo (viene aggiunto un secondo bus indipendente da quello utilizzato per garantire la compatibilità con la versione 2), aumenta la corrente disponibile per alimentare le periferiche, introduce nuove modalità di comunicazione.

USB OTG (On-The-Go), basato su USB 2.0, introduce periferiche con la possibilità di comunicare direttamente tra di loro

USB wireless che permette, secondo varie modalità, un collegamento senza fili

Questo tutorial è stato scritto facendo riferimento principalmente a USB2 in ambiente Linux e Windows.

La topologia

USB utilizza una struttura a stella a più livelli. E' possibile connettere fino a 127 dispositivi periferici anche se considerazioni prestazionali rendono non consigliabile raggiungere tale limite.

La radice della struttura è il cosiddetto root hub, costruito all'interno dell'host, cioè del computer che coordina tutti gli scambi di informazioni.

Il collegamento a stella multilivello degli hub USB

Al root hub possono essere collegati altri hub (fino ad un massimo di 5 livelli) oppure device, cioè generici dispositivi periferici. Il collegamento verso l'alto (upstream oppure host-side) di un hub è evidentemente sempre uno solo, verso il basso (device-side oppure downstream) in genere sono presenti 2, 4 oppure 7 porte. Nel conteggio delle 127 periferiche deve essere incluso anche il numero di hub (in figura sono quindi presenti 10 dispositivi: 7 periferiche e 3 hub)

La velocità di collegamento in upstream è la massima permessa dai due dispositivi collegati, quella in downstream è sempre minore o uguale a quella in upstream, non necessariamente la stessa per tutti i device contemporaneamente collegati.

Universal Serial Bus - Indice

  1. Cosa è l'interfaccia USB
  2. I compiti dell'host e dei device
  3. ...
  4. La gestione dell'alimentazione
  5. Glossario
  6. Un esempio: l'integrato FT2232H
  7. Un esempio: il PIC18

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