Tìm hiểu về cổng USB
So với cách kết nối các thiết bị với máy tính dùng cổng song song (Parallel Port), dùng cổng nối tiếp (Serial Port) hay dùng các Card đặc biệt được thiết kế cài đặt sẵn bên trong máy tính thì USB nhanh hơn nhiều. Với các máy tính được sản xuất vài năm trước đây, các kết nối từ thiết bị ngoại vi tới máy tính luôn làm người sử dụng đau đầu và vấn đề này đã được USB cố gắng giải quyết.
USB là gì?
Máy in được nối với máy tính qua cổng song song trong khi hầu hết các máy tính chỉ được trang bị một cổng này. Sẽ rất khó khăn nếu sử dụng thêm ổ Zip, luôn đòi hỏi tốc độ kết nối cao với máy tính và cần thiết phải dùng cổng song song.
Modem được nối với máy tính qua cổng nối tiếp giống như một vài dạng thiết bị khác như Digital Camera, Palm Pilots trong khi mỗi máy tính thường chỉ có hai cổng nối tiếp và chúng rất chậm.
Các thiết bị đòi hỏi các kết nối nhanh hơn như các Card đặc biệt được cắm trực tiếp vào khe cắm (Slot) trên bo mạch. Thực tế số lượng các khe cắm (Slot) là có hạn và cần phải cài đặt các phần mềm cho thiết bị này.
Mục đích của USB là giải quyết các vấn đề của người sử dụng khi các cổng kết nối trên không hiệu quả. USB cung cấp cho người sử dụng khả năng kết nối chuẩn, dễ dàng với 127 thiết bị trên cùng một máy tính. Mọi thiết bị ngoại vi hiện nay đều có thể kết nối trên cùng một phiên bản USB chẳng hạn như: máy in, máy quét ảnh, chuột, Joystick, Digital Camera, micro wave, Modem, loa, điện thoại, Network Connection, thiết bị lưu trữ thông tin (ổ Zip)...
Kết nối qua USB
Việc nối một thiết bị với máy tính qua USB hết sức đơn giản, chỉ việc cắm các đầu nối của thiết bị với các cổng USB trên máy tính. Nếu thiết bị được kết nối với máy tính lần đầu, hệ điều hành sẽ tự động dò tìm và yêu cầu nạp đĩa Driver. Với thiết bị đã được cài đặt, máy tính tự động kích hoạt và kết nối với thiết bị. Các thiết bị kết nối qua USB có thể thiết lập hay ngắt kết nối bất kỳ lúc nào. Nhiều loại thiết bị USB được chế tạo liền với cáp nối với hai kiểu đầu nối “A Connection” và “B Connection”.
Chuẩn USB sử dụng “A Connection” và “B Connection” trong hai trường hợp cụ thể sau:
Đầu nối “B Connection” dùng trong “Downstream” và nối các thiết bị đơn lẻ với máy tính.
Mở rộng số cổng kết nối USB
Thông thường các máy tính hiện nay chỉ có một hoặc hai khe cắm USB (USB Socket). Ngày nay với đa số các thiết bị đều sử dụng USB, máy tính rất dễ bị thiếu khe cắm. Ví dụ, trên máy tính có các thiết bị như: máy in, máy quét, micro wave,... sử dụng USB trong khi máy tính chỉ có một cổng USB (USB Connector).
Để giải quyết vấn đề này, chỉ cần lắp thêm một USB Hub. Chuẩn USB hỗ trợ tới 127 thiết bị và USB Hub là một trong số này. Các Hub này thường có bốn cổng nhưng cũng có thể có nhiều hơn tuỳ thuộc từng loại. Chỉ cần cắm USB Hub vào máy tính sau đó cắm các thiết bị hoặc Hub khác vào các cổng trên USB Hub.
Hub có hai loại: loại có cung cấp nguồn và không cung cấp nguồn điện cho thiết bị cắm vào Hub. Chuẩn USB cho phép các thiết bị sử dụng nguồn điện từ cổng USB. Các thiết bị như máy in, máy quét sử dụng nguồn điện riêng cung cấp từ bộ nguồn (Power Supply) của chúng trong khi các thiết bị sử dụng rất ít điện năng như chuột, Digital Camera lại dùng điện năng (khoảng 500mA - 5V) từ Bus.
Nếu máy tính kết nối với nhiều thiết bị sử dụng nguồn điện riêng (Máy in, máy quét...) thì USB Hub không cần thiết phải là loại cung cấp được nguồn điện. Nếu máy tính kết nối với nhiều thiết bị không có nguồn điện riêng (Chuột, Digital Camera) thì Hub nhất thiết phải có khả năng cung cấp nguồn cho các thiết bị này. Trên Hub có một bộ phận như biến thế để cung cấp dòng điện tới Bus và làm máy tính không bị quá tải.
Các đặc tính của USB
Các đặc điểm của USB bao gồm:
Máy tính hoạt động như một Host.
Có tới 127 thiết bị có thể kết nối vào máy tính bao gồm cả nối trực tiếp hay qua USB Hub.
Các cáp USB (USB Cable) của từng thiết bị có thể dài tới 5m hay 30m với Hub.
Chuẩn USB2.x cho phép truyền dữ liệu trên Bus tới tốc độ 480 Mbps.
Một cáp USB có hai dây cung cấp điện và một đôi dây xoắn truyền dữ liệu.
Trên dây cung cấp điện năng, điện áp có thể lên tới 500mA - 5V.
Các thiết bị sử dụng ít điện năng được cung cấp điện năng trực tiếp từ Bus. Các Hub có thể cung cấp điện năng cho các thiết bị nối với nó từ nguồn điện riêng của chúng.
Các thiết bị USB có khả năng hoán đổi nhanh, có thể cắm vào hay rút ra khỏi Bus bất kỳ lúc nào.
Các thiết bị USB có thể đặt ở chế độ “ngủ” (Sleep Mode) khi máy tính chuyển sang chế độ Power-Saving.
Các thiết bị nối với cổng USB dùng cáp USB để truyền tải dòng điện hay dữ liệu. Khi máy tính hoạt động, nó truy vấn tới tất cả các thiết bị nối vào Bus và gán cho mỗi thiết bị một địa chỉ. Quá trình này được gọi là liệt kê các thiết bị. Máy tính cũng sẽ tìm ra cách truyền dữ liệu của từng thiết bị:
Interrupt: Các thiết bị như bàn phím gửi lượng dữ liệu rất nhỏ và ngắt đoạn sẽ được chọn kiểu Interrupt Mode.
Bulk: Các thiết bị như máy in thường nhận những gói dữ liệu lớn, dùng kiểu Bulk Transfer Mode. Từng đoạn dữ liệu (64 Byte) được gửi tới máy in và được kiểm tra tính chính xác.
Isochronous: Các thiết bị truyền dữ liệu theo dạng Stream như loa sẽ dùng Isochronous Mode. Dữ liệu tức thời được truyền giữa thiết bị và máy tính và không có cơ chế sửa lỗi.
Máy tính cũng có thể gửi đi các lệnh hay truy vấn các thông số với các gói Control Packet. Khi một thiết bị được máy tính liệt kê, máy tính sẽ giành tới 90% băng thông (Bandwidth) phục vụ các yêu cầu của các thiết bị kiểu Interrupt và Isochronous. Sau khi dùng 90% của 480 Mbps băng thông, máy tính sẽ từ chối các truy nhập của bất kỳ thiết bị kiểu Interrupt hay Isochronous nào khác. Các Control Packet và thiết bị kiểu Bulk Transfer sẽ sử dụng khoảng 10% băng thông còn lại.
USB phân chia băng thông thành các Frame và máy tính sẽ điều khiển các Frame này. Mỗi Frame chứa 1.500 Byte và Frame mới được sinh ra sau mỗi mili giây. Trong một Frame, các thiết bị kiểu Isochronous và Interrupt phân chia thành các khe nên chúng đảm bảo được băng thông cần thiết trong khi các thiết bị Bulk Transfer và Control Packet sử dụng phần băng thông còn lại.
High-Speed USB (USB2.0)
Chuẩn USB2.0 xuất hiện vào tháng Tư năm 2000 và được nâng cấp từ USB1.1. USB2.0 cung cấp thêm băng thông cho các ứng dụng Multimedia và lưu trữ có tốc độ truyền dữ liệu lớn gấp 40 lần so với USB1.1. Để việc chuyển từ chuẩn USB1.1 sang USB2.0 thuận tiện cho cả người sử dụng và nhà sản xuất, USB2.0 được thiết kế hoàn toàn tương thích và làm việc được với cáp cũng như cổng nối của thiết bị USB nguyên thuỷ.
USB2.0 hỗ trợ ba chế độ truyền dữ liệu: 1,5Mbps, 12Mbps và 480Mbps. Ngoài ra USB2.0 hỗ trợ các thiết bị băng thông thấp như bàn phím và chuột cũng như các thiết bị băng thông lớn như micro wave, máy in, máy quét ảnh và hệ thống lưu trữ.
(Theo ptic.com)
