USB

گذرگاه USB


کنترل کننده USB که شامل مجموعه ای از اتصالات و تراشه های اختصاصی است به عنوان رابط بین نرم افزار و سخت افزار عمل می کند .
برنامه های کاربردی ، سیستم عامل و راه اندازهای دستگاه. که جزئیات مربوط به نحوه کار وسائل سخت افزاری بخوص را فراهم می کند . دستورات و داده ها را به هاب میزبان (Hub Host) گذرگاه USB میفرستد. این هاب بر روی کنترل کننده قرار دارد .
یک کابل ممکن است به هاب دیگری وصل شود تنها به این منظور که درگاه های بیشتری را برای اتصال وسایل فراهم کند . به این ترتیب نوعی از یک سیم توسعه دهندۀ دیجیتالی به وجود می آید یا اینکه ممکن است یک کابل مستقیما به یک وسیله USB مانند نمایشگر وصل شود . گذرگاه USB تقریبا از اتصال به هر گونه وسیله جانبی مانند نمایشگر ، صفحه کلید، ماوس، مودم ، بلندگو ، میکروفن ، تلفن ، اسکنر و چاپگر پشتیبانی می کند. دو عدد از سیم های موجود در کابل USB برای تأمین جریان الکتریسته وسیله جانبی استفاده می شود. با  وجود این دو سیم ، دیگر نیازی به منبع تغذیه هایی که فضای زیادی را اشغال می کنند نیست. دو سیم دیگر موجود در کابل چها سیمه ،+D و -D نام دارند. از این سیم ها برای ارسال داده ها و دستورا ت استفاده می شود. وجود یک ولتاژ بالا بر روی سیم +D و عدم وجود آن بر روی سیم -D به معنای یک بیت (1) می باشد . وجود یک ولتاژ بالا بر روی سیم-D و عدم وجود آن بر روی سیم +D به معنای یک بیت (0) است .
هر وسیله USB ممکن است دارای هابی باشد]که از آن برای اتصال به وسیله دیگر استفاده شود .[ برای مثال یک نمایشگر درگاه هایی را فراهم می کند که بلند گو های چند رسانه ای ، میکروفون و صفحه کلید به آنها وصل می شوند . به همین ترتیب هر کدام از وسائلی که به یک وسیله USB وصل می شوند میتوانند برای وسایل سخت افزاری USB دیگر درگاه های بیشتری را فراهم کنند. برای مثال می توان ماوس و قلم دیجیتالی را به صفحه کلیدی وصل کرد که خود به یک نمایشگر متصل به هاب میزبان وصل می باشد. چنین سیستمی که امکان انشعاب اتصالات را فراهم می کند به گذرگاه USB اجازه می دهد تا بیش از 127 وسیله را اداره نماید.
وقتی یک وسیله USB به درگاهی وصل می شود به طور خودکار باعث تغییر ولتاژ بر روی یکی از دو سیم داده ای موجود در کابل USB می گردد. اگر ولتاژ از طریق سیم  +D ارسال شود در آن صورت به وسیله جانبی دریافت کننده آن ولتاژ یک وسیله سرعت بالا گفته می شود. چنین وسیله ای قادر به ارسال 12 مگابیت در ثانیه است. از این سیم برای ارسال داده به نمایشگر ها ، اسکنر ها، چاپگر ها و سایر وسایلی که حجم بالایی از داده به آنها ارسال می شود استفاده می گردد. ارسال ولتاژ از طریق سیم -D به این معنی است که ولتاژ با سرعت انتقال پایینی معادل 5/1 مگابیت در ثانیه دریافت می شود. از این سیم برای انتقال داده به وسایلی چون صفحه کلید کلید یا موس استفاده می شود. ( یک درگاه سری معمولی در مقاسه با درگاه USB می تواند 100 کیلوبیت داده را در ثانیه و یک درگاه موازی حدود 5/2 مگابیت داده در ثانیه ارسال کند. )
کنترل کننده میزبان USB با استفاده از فناوری آوری اتصال و اجرا (plugand play) ، که پیکر بندی اجزای درونی کامپیوتر را به صورت خودکار فراهم می کند، یک وسیله جدید را قادر می سازد تا خودش را شناسایی کرده و آنچه را که برای ارسال و دریافت داده نیاز دارد دریابد. علاوه بر این کنترل کننده مذکور برای آن وسیله شماره شناسایی تعیین می نماید.
وقتی وسیله جدید ی رسماً یکی از اعضای گذرگاه می شود نقش کنترل کننده میزبان را بازی می کند. یعنی به پرس و جو از وسایل دیگر میپردازد تا اگر وسیله ای آماده ارسال یا دریافت داده است فرمان های لازم را توزیع کند و پهنای باند را بین وسایلی که نقش کنترل کننده را برای آنها ایفا می کند تقسیم نماید. کنترل کننده در هر ثانیه  حدود یک میلیون بار از وسایل جانبی موجود بر روی گذرگاه USB پرس و جو کرده یا به آنها دستور می فرستد. هر یک از پیام هایی که از سوی کنترل کننده میزبان ارسال می شوند با یک علامت (Token) شروع می گردد. این علامت وسایل جانبی که پیغام برای آن فرستاده شده است را شناسایی میکند. پیغام به تمام وسایل موجود بر روی گذرگاه USB ارسال میشود اما وسایلی که پیغام مربوط به آنها نمیشود به سادگی آن را نادیده میگیرند. تنها وقتی وسایل می توانند داده ای را به میزبان بفرستد که میزبان به آنها اجازه ای این را داده باشد.
درگاه USB با سه نوع از انتقال های در ارتباط است و تخصیص پهنای باند را به سه اولویت زیر انجام می دهد :
اولویت اول :
 از این اولویت در انتقال بلادرنگ که وقفه ای در جریان داده ای پدید نمی آید مانند داده های تصویری یا صوتی استفاده می شود .
اولویت دوم :
 از این اولویت در انتقال های منقطع استفاده می شود. این نوع انتقال وقتی روی می دهد که وسیله ای مانند صفحه کلید یا Joystick برای جلب توجه پرداشگر، سیگنالی را تولید می کند که گاه و بی گاه قطع میشود .
اولویتی که فوریت زمانی در آن وجود ندارد :
 این نوع از انتقال شامل انتقال حجم زیادی از داده ها برای چاپگرها ، اسکنر ها  و دوربین های دیجیتالی می شود. در این نوع انتقال حجم داده ها زیاد است اما هیچ عجله ای در دریافت آنها وجود  ندارد.