Από προσωπικούς υπολογιστές και smartphone έως εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης και διάφορα περιφερειακά, το USB είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη και ευέλικτη διεπαφή για τη σύνδεση σύγχρονων ψηφιακών συσκευών. Παραμένει μια βολική λύση στον τομέα των ενσωματωμένων συστημάτων, υποστηρίζοντας ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως επικοινωνία με καταγραφείς δεδομένων και βιομηχανικούς ελεγκτές, ενημερώσεις υλικολογισμικού για ιατρικές συσκευές και συσκευές IoT και σύνδεση περιφερειακών σε ενσωματωμένα συστήματα Linux.
Σήμερα, η εκμάθηση της τεχνολογίας USB έχει γίνει μια βασική θεμελιώδης δεξιότητα για το σχεδιασμό του ενσωματωμένου συστήματος. Αυτό το άρθρο παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση της τεχνολογίας USB, που καλύπτει τα πάντα, από την ιστορική της εξέλιξη έως τις βασικές αρχές της ενσωματωμένης ανάπτυξης.
Το ιστορικό της ανάπτυξης του USB
Το USB (Universal Serial Bus) χρησιμοποιείται πλέον ευρέως για φόρτιση, επικοινωνία δεδομένων και μετάδοση βίντεο μεταξύ προσωπικών υπολογιστών και διαφόρων ηλεκτρονικών συσκευών. Πριν από το 1996, η σύνδεση περιφερειακών συσκευών με προσωπικούς υπολογιστές απαιτούσε τη χρήση διαφόρων ιδιόκτητων διεπαφών επικοινωνίας (PS/2, RS-232C, IEEE 1284, SCSI, IEEE 1394/FireWire, κ.λπ.). Κάθε συνδεδεμένη συσκευή απαιτούσε το δικό της αποκλειστικό καλώδιο και η διαδικασία εγκατάστασης ήταν εξαιρετικά επίπονη.
Δεδομένης αυτής της κατάστασης, υπήρχε έντονη επιθυμία να απλοποιηθούν οι συνδέσεις μεταξύ προσωπικών υπολογιστών και περιφερειακών συσκευών. Εταιρείες όπως η Intel και η Microsoft πρωτοστάτησαν στην ίδρυση ενός οργανισμού προτύπων (USB-IF: USB Implementers Forum), ο οποίος ανέπτυξε το πρότυπο USB 1.0 το 1996.
Η αρχική ιδέα πίσω από το USB ήταν η παροχή ενός ενοποιημένου προτύπου που θα επέτρεπε σε διάφορες συσκευές να συνδέονται σε μια ενιαία διεπαφή, επιτρέποντας τη λειτουργία plug-and-play—που σημαίνει ότι οι συσκευές θα μπορούσαν να συνδεθούν ή να αποσυνδεθούν οποιαδήποτε στιγμή ενώ το σύστημα ενεργοποιούνταν και χρησιμοποιούσαν αμέσως—και επιτρέποντας την παροχή ρεύματος από τον υπολογιστή (λειτουργία με τροφοδοσία διαύλου). Στη συνέχεια, οι βελτιώσεις στην προδιαγραφή USB 1.1 και η υποστήριξη των Windows για USB ενίσχυσαν περαιτέρω την ευκολία του, οδηγώντας σε γρήγορη υιοθέτηση.
Ένας άλλος βασικός παράγοντας για την ευρεία υιοθέτηση του USB ήταν ο χαρακτήρας του χωρίς δικαιώματα εκμετάλλευσης και το σύστημα δοκιμών και πιστοποίησης που δημιουργήθηκε για τη διασφάλιση της ποιότητας επικοινωνίας. Στη συνέχεια, για να καλυφθεί η αυξανόμενη ζήτηση, εισήχθη το USB 2.0 (USB High-Speed), το οποίο υποστήριζε επικοινωνία υψηλής ταχύτητας και η υποστήριξη στα Windows 2000 και Windows XP επιτάχυνε περαιτέρω την υιοθέτησή του.