Från persondatorer och smartphones till externa lagringsenheter och olika kringutrustning, USB är det mest använda och mångsidiga gränssnittet för att ansluta moderna digitala enheter. Det är fortfarande en bekväm lösning inom området för inbyggda system, som stöder ett brett utbud av applikationer, inklusive kommunikation med dataloggrar och industriella kontroller, firmwareuppdateringar för medicinsk utrustning och IoT-enheter och anslutning av kringutrustning i inbyggda Linux-system.
Idag har behärskning av USB-teknik blivit en viktig grundläggande färdighet för design av inbyggda system. Den här artikeln ger en omfattande översikt över USB-teknik, som täcker allt från dess historiska utveckling till grunderna för inbäddad utveckling.
Bakgrunden till USB:s utveckling
USB (Universal Serial Bus) används nu flitigt för laddning, datakommunikation och videoöverföring mellan persondatorer och olika elektroniska enheter. Före 1996 krävde anslutning av kringutrustning till persondatorer användning av olika proprietära kommunikationsgränssnitt (PS/2, RS-232C, IEEE 1284, SCSI, IEEE 1394/FireWire, etc.). Varje ansluten enhet krävde sin egen dedikerade kabel, och installationsprocessen var extremt besvärlig.
Med tanke på denna situation fanns det en stark önskan att förenkla kopplingar mellan persondatorer och kringutrustning. Företag som Intel och Microsoft tog ledningen för att etablera en standardorganisation (USB-IF: USB Implementers Forum), som utvecklade USB 1.0-standarden 1996.
Det ursprungliga konceptet bakom USB var att tillhandahålla en enhetlig standard som skulle göra det möjligt för olika enheter att ansluta till ett enda gränssnitt, vilket möjliggör plug-and-play-funktionalitet – vilket innebär att enheter kan anslutas eller kopplas ur när som helst medan systemet startades och användes omedelbart – och tillåta strömförsörjning från datorn (bussdriven funktionalitet). Därefter förbättrade förbättringar av USB 1.1-specifikationen och Windows stöd för USB dess bekvämlighet ytterligare, vilket ledde till snabb användning.
En annan nyckelfaktor i USB:s utbredda användning var dess royaltyfria karaktär och test- och certifieringssystemet som etablerats för att säkerställa kommunikationskvalitet. För att möta den växande efterfrågan introducerades USB 2.0 (USB High-Speed), som stödde höghastighetskommunikation, och stödet i Windows 2000 och Windows XP påskyndade införandet ytterligare.