Архитектура USB шины

USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) является промышленным стандартом расширения архитектуры PC.

Возможности USB определяется следующими тех. хар-ками:
* Дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Мбит/с.
*мах длина кабеля для высокой скорости обмена – 5м
* низкая скорость обмена – 1,5 Мбит/с.
*мах длина кабеля для низкой скорости обмена – 3м
*мах кол-во подключенных устройств – 127
*Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена
*напряжение питания для переферийных устройств – 5В

Особенно удобен этот интерфейс для подключения часто подключаемых\отключаемых приборов, таких как цифровые фотокамеры и др. Возможность использования только двух скоростей обмена данными ограничивает применяемость шины. USB поддерживает динамическое подключение и отключение устройств и конструкция разъемов рассчитана на многократное сочленение\расчленение. Питание непосредственно от USB  возможно только для устройств с малым потреблением, таких как клавиатуры, мыши, джойстики и т.п.
USB обеспечивает одновременный обмен данными между хост-компьютером и множеством периферийных устройств (ПУ). Распределение пропускной способности шины между ПУ планируется хостом и реализуется им с помощью посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.

Устройства (Device) USB могут являться хабами, функциями или их комбинацией. Хаб (Hub) обеспечивает дополнительные точки подключения устройств к шине. Работой всей системы USB управляет хост-контроллер (Host Controller), являющийся программноаппаратной подсистемой хост-компьютера.

Функции представляют собой устройства, способные передавать или принимать данные или управляющую информацию по шине.
Хаб - ключевой элемент системы РпР в архитектуре USB.

Хаб является кабельным концентратором. Точки подключения называются портами хаба. Каждый хаб преобразует одну точку подключения в их множество. Архитектура допускает соединение нескольких хабов.
Стандарт USB определяет электрические и механические спецификации шины.

Информационные сигналы и питающее напряжение 5 В передаются по четырехпроводному кабелю (GND – цепь «корпуса» для питания переферийных устройств, VBus- +5В также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D-  для приема данных).
Шина имеет два режима передачи. Полная скорость передачи сигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1,5 Мбит/с. Для полной скорости используется экранированная витая пара с  длиной сегмента до 5 м, для низкой - невитой неэкранированный кабель до 3 м. Одна и та же система может одновременно использовать оба режима.

Низкая скорость предназначена для работы с небольшим количеством ПУ, не требующих высокой скорости (клавиатуры , мыши, джойстики, матричные принтеры, дигитайзеры, цифровые фотокамеры, модемы). В режиме высокой скорости – колонки, модемы, офисные АТС, лазерные и струйные принтеры.