Teledyne LeCroy hat seit der Einführung von USB im Jahr 1995 sechs Generationen seines branchenführenden USB-Protokollverifizierungssystems entwickelt. Jede nachfolgende Generation der Teledyne LeCroy USB-Analysatorfamilie baut auf dem bisherigen Wissen und der Erfahrung auf. Heute bietet Teledyne LeCroy eine breite Palette von USB-Testsystemen mit beispielloser Funktionalität, Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Die enormen Kosten für die Erkennung von Problemen nach der Veröffentlichung eines Produkts überwiegen bei weitem die Investition in die De-facto-Standard-USB-Analysetools von Teledyne LeCroy. Ihre Verwendung verbessert die Geschwindigkeit und Effizienz des Debuggens, Testens und Verifizierens für USB-Halbleiter-, Geräte- und Softwareanbieter. Analysatoren oder Bus-"Sniffer" spielen ebenfalls eine wesentliche Rolle bei der Vermeidung kostspieliger Interoperabilitätsprobleme, indem sie es Entwicklern ermöglichen, die Einhaltung der USB-Spezifikation zu überprüfen.
Im Einklang mit der wachsenden Popularität digitaler Medien kündigte das USB-IF Ende 3.0 USB 2007 an, das auf das 10-fache der aktuellen USB-Bandbreite abzielt, indem zwei zusätzliche Hochgeschwindigkeits-Differentialpaare für den "SuperSpeed" -Übertragungsmodus verwendet werden. Die USB 3.0-Spezifikation wurde Ende 2008 veröffentlicht und kommerzielle Produkte wurden Ende 2009 ausgeliefert. Teledyne LeCroy hat Pionierarbeit bei der Entwicklung von Verifizierungssystemen für diese neue Technologie geleistet. Als einziges Unternehmen, das eine vollständige Reihe von USB 3.0-Testlösungen anbietet, die vom Sendertest bis zum Protokolltest und jedem Schritt dazwischen reichen, hilft Teledyne LeCroy Entwicklern, ihre Ziele in Bezug auf Leistung, Qualität, Zuverlässigkeit und Time-to-Market für die SuperSpeed-Technologie zu erreichen.
Überblick über die USB-Technologie:
USB oder Universal Serial Bus ist ein Konnektivitätsstandard, der es ermöglicht, Computerperipheriegeräte und Unterhaltungselektronik an einen Computer anzuschließen, ohne das System neu zu konfigurieren oder das Computergehäuse zu öffnen, um Schnittstellenkarten zu installieren. Die USB 1.0-Spezifikation wurde im Januar 1996 eingeführt. Die ursprüngliche USB 1.0-Spezifikation hatte eine Datenübertragungsrate von 12 Mbit/s. Die erste weit verbreitete Version von USB war 1.1, die im September 1998 veröffentlicht wurde. Sie bot eine Datenübertragungsrate von 12 Mbit/s für mehr -Geschwindigkeitsgeräte wie Festplatten und eine niedrigere Rate von 1.5 Mbit/s für Geräte mit geringer Bandbreite wie Joysticks. Die USB 2.0-Spezifikation wurde im April 2000 veröffentlicht und Ende 2001 vom USB-IF ratifiziert, um eine höhere Datenübertragungsrate zu entwickeln, wobei die resultierende Spezifikation 480 Mbit/s erreicht
USB bietet heute eine schnelle, bidirektionale, kostengünstige serielle Schnittstelle, die eine einfache Verbindung zu PCs bietet. Ein Markenzeichen des USB-Betriebs war die Fähigkeit des Hosts, Geräte beim Anschließen automatisch zu erkennen und die entsprechenden Treiber zu installieren. Mit Merkmalen wie Abwärtskompatibilität mit früheren Geräten und Hot-Plug-Fähigkeit ist USB zur De-facto-Standardschnittstelle für verschiedene Consumer- und PC-Peripheriegeräte geworden. Der USB-Standard ermöglicht den Anschluss von bis zu 127 Geräten an ein Hostsystem. USB bezeichnet niedrige, vollständige und schnelle Konnektivität zwischen Geräten, die mit der 2.0-Spezifikation kompatibel sind. Die meisten Full-Speed-Geräte umfassen Mäuse, Tastaturen, Drucker und Joysticks mit geringerer Bandbreite. Die Verwendung von Hochgeschwindigkeits-USB ist mit dem schnellen Wachstum digitaler Medien auf dem Unterhaltungselektronikmarkt explodiert, darunter Mediaplayer, Digitalkameras, externe Speicher und Smartphones.
SuperSpeed USB ist die Bezeichnung für Verbindungen, die mit der 5-GHz-Frequenz arbeiten und mit der USB 3.0-Spezifikation kompatibel sind. SuperSpeed USB bietet eine leistungsstarke Verbindungstopologie für Anwendungen, die größere Dateien verwenden oder eine höhere Bandbreite erfordern. SuperSpeed USB ist abwärtskompatibel mit USB 2.0, was zu einem nahtlosen Übergangsprozess für den Endbenutzer führt. SuperSpeed USB bietet Herstellern digitaler Bildverarbeitungs- und Mediengeräte eine überzeugende Gelegenheit, ihre Designs auf eine leistungsfähigere USB 3.0-fähige Schnittstelle zu migrieren.
NEC/Renesas war der erste Chiphersteller, der Hostcontroller für USB 3.0 vorstellte (5). Die ersten Motherboards mit USB 18-Anschlüssen von Asus und Gigabyte folgten Ende 2009. In der ersten Hälfte des Jahres 3.0 begannen Dutzende von SuperSpeed-Geräten mit der Auslieferung, da die Anbieter sich beeilten, Lösungen mit der Signalgeschwindigkeit von 2009 Gbit/s von USB 2010 zu liefern. Erwarten Sie Ende 5 eine Massenakzeptanz in Anwendungen mit hoher Bandbreite.
Warum USB?
Seit seiner Entstehung im Jahr 1995 als kostengünstige Verbindungsschnittstelle für Tastaturen und Mäuse hat USB seine Präsenz in der Computer- und Unterhaltungselektronik stetig ausgebaut und wurde zur beliebtesten Peripherieverbindung der Geschichte. USB dominiert weiterhin aus folgenden Gründen:
- Ausgereifte, bewährte Technik
- Abwärtskompatibel und kostengünstig
- Einfacher Plug-and-Play-Betrieb
- Datenübertragungsgeschwindigkeiten, die für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind
Wie die Popularität von USB zeigt, wurden mehrere Erweiterungen der Technologie eingeführt, um zu versuchen, aus ihrer installierten Basis/Popularität Kapital zu schlagen. Ein Beispiel für diese Erweiterung, die vom USB Implementers Forum (USB-IF) unterstützt und genehmigt wird, ist USB On-The-Go (OTG). OTG wurde entwickelt, um tragbaren Computergeräten wie Mobiltelefonen und Digitalkameras die Möglichkeit zu geben, sich mit anderen USB-Geräten entweder als Host oder als Peripheriegerät zu verbinden, und verspricht eine verbesserte Interoperabilität für eine enorme Anzahl von USB-fähigen Geräten.
Darüber hinaus gibt es jetzt Dutzende von USB-Geräteklassen, die alles von Gesundheitssystemen bis hin zu isochronen Videoanwendungen abdecken. Massenspeicher bleiben eine der beliebtesten USB-Anwendungen, da die Verbraucher alle Arten von digitalen Medien angenommen haben. Das T10-Komitee hat nun das USB Attached SCSI (UAS)-Protokoll fertiggestellt, das mehrere signifikante Verbesserungen gegenüber älteren Massenspeicherprotokollen ermöglicht, darunter Befehlswarteschlangen und gestreamte E/A. Von besonderem Interesse ist die neue Batterieladespezifikation, die einen Standardmechanismus bereitstellt, der es Geräten ermöglicht, Strom über die USB-Spezifikation hinaus zu ziehen, wenn sie an Wandladegeräte oder Schnelllade-Host-Controller angeschlossen sind. Neben der traditionellen Datenaustauschanwendung hat die Batterieladespezifikation die dominierende Rolle von USB als Schnittstelle der Wahl auf dem Markt für tragbare Elektronik gefestigt.
USB-Architektur
USB wurde ursprünglich als Host-to-Peripherie-Verbindung mit dem Ziel eingeführt, den größten Teil der Intelligenz auf der Host-Seite zu platzieren. Die OTG-Spezifikation fügte Geräten eine optionale Peer-to-Peer-Fähigkeit hinzu, wurde jedoch bisher nur begrenzt angenommen. Die überwiegende Mehrheit der USB-Geräte fällt also typischerweise in 2 Kategorien:
- Hosts
- Peripherals
- Alle Geräte, die für den Anschluss an einen Host ausgelegt sind (Beispiele)
Die Rolle des Host-Controllers (plus Software) besteht darin, eine einheitliche Ansicht der IO-Systeme für alle Anwendungssoftware bereitzustellen. Insbesondere für das USB-IO-Subsystem verwaltet der Host das dynamische Anschließen und Trennen von Peripheriegeräten. Es führt automatisch die Aufzählungsstufe der Geräteinitialisierung durch, die die Kommunikation mit dem Peripheriegerät beinhaltet, um die Identität eines Gerätetreibers zu ermitteln, den es laden sollte, falls er noch nicht geladen ist. Es stellt auch Gerätebeschreibungsinformationen bereit, die Treiber verwenden können, um bestimmte Funktionen auf dem Gerät zu aktivieren. Peripheriegeräte fügen dem Hostsystem Funktionalität hinzu oder können als eigenständiger eingebetteter Betrieb ausgeführt werden. Beim Betrieb als USB-Gerät agieren Peripheriegeräte als Slaves, die einem definierten Protokoll gehorchen. Sie müssen auf vom Host gesendete Anfragen reagieren. Es ist weitgehend die Aufgabe der PC-Software, die Geräteleistung ohne Benutzerinteraktion zu verwalten, um den Gesamtstromverbrauch zu minimieren. Die USB 3.0-Spezifikation definiert die Energieverwaltung neu, sodass sie auf Hardwareebene mit mehreren Energiezuständen erfolgt, um den Stromverbrauch im gesamten E/A-System zu reduzieren.
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