USBSchnittstelle

Die USBSchnittstelle, kurz USB, ist ein branchenweiter Standard zum Anschluss von Peripheriegeräten an Computer und andere Hosts. USB ermöglicht sowohl die Datenübertragung als auch die Stromversorgung über denselben Bus. Typische Anwendungen umfassen Tastaturen, Mäuse, Drucker, Massenspeicher und Eingabegeräte.

Architektur und Topologie: Der Host enthält einen Host-Controller und einen Root-Hub. Geräte verbinden sich über den Bus, kommunizieren über Endpunkte und werden durch ein Verfahren namens Enumeration mit einer Adresse versehen. Deskriptoren beschreiben die Fähigkeiten eines Geräts. USB ist auf Plug-and-Play und Hot-Plug ausgelegt, sodass Geräte ohne Neustart des Systems angeschlossen oder entfernt werden können. Die physische Verbindung erfolgt über unterschiedliche Steckertypen; der Controller steuert die Kommunikation und Stromversorgung.

Datenübertragung und Endpunkte: USB verwendet Endpunkte als Kommunikationskanäle. Es gibt vier Transferarten: Steuer- (Control) Transfers für Befehle und Setup-Phasen, Isochroner Transfers für zeitkritische Audio/Video-Daten, Bulk-Transfers für zuverlässige Massenübertragungen und Interrupt-Transfers für zeitlich unregelmäßige, aber wichtige Signale. Die Organisation von Bandbreite erfolgt über Busse und Hubs, die weitere Geräte an den Host anbinden können.

Standards und Geschwindigkeiten: USB 1.1 bietet 12 Mbit/s, USB 2.0 bis zu 480 Mbit/s. USB 3.x führt SuperSpeed mit bis zu 5 Gbit/s ein; USB 3.2 erhöht die Bandbreite bis zu 20 Gbit/s. USB4 ermöglicht theoretisch bis zu 40 Gbit/s. USB-C ist ein weit verbreiteter, reversibler Steckerstandard, der auch höhere Leistungsanforderungen über USB Power Delivery unterstützt.

Konnektivität und Leistung: Neben Bandbreite bestimmt der Standard die Stromversorgung pro Port. USB Power Delivery ermöglicht Verhandlungen über höhere Spannungen und Ströme, um Geräte effizient zu laden oder zu betreiben. USB ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und Kompatibilität zu einem der häufigsten Schnittstellen weltweit geworden.