Управление usb портами (включение, отключение)

Наборы файлов для копирования

Очевидно, фильмы – это большие файлы, а документы по сравнению с ними — маленькие. Я создал два набора файлов:

• Большие – первый попавшийся под руку рип фильма размером в 1.5 Гб, а также запись футбольного матча Россия – Ирландия, из двух таймов по 750 Мб каждый. Этого достаточно, чтобы поездка из Москвы в Питер на Сапсане прошла незаметно 🙂 Общий объем файлов составил 3 Гб.
• Маленькие – папка с записями блога, которая содержит документы в формате DOCX, а также их экспортированные в HTML версии с картинками в отдельных папках. Всего в папке было 635 файлов общим объемом 78 Мб.

Сначала эти наборы копировались с диска на флэшки Transcend JF620 (USB 2.0) и ADATA S102 (USB 2.0 и USB 3.0), а затем копировались обратно. Время засекалось вручную с помощью утилиты 1Time.

Современные устройства с USB Type-C

Заметим, что девайсов с USB 3.1 в наши дни еще немного. Технология новая. Поэтому стандарт не успел внедриться и стать распространенным. Не так уж широко на рынке представлены и устройства с кабелем/разъемом USB Type-C.

Если говорить про смартфоны, то это:

• Google Nexus 6P
• Google Nexus 5X
• Microsoft Lumia 950 XL
• Meizu Pro 6
• Samsung Galaxy S8 и S8+
• LG Nexus 5X и пр.

Конечно, это не все. «Юсб тайп си» с полной поддержкой USB 3.1 есть на материнской плате MSI Z97A Gaming 6. Популярные материнки ASUS X99-A и ASUS Z97-A также поддерживают юсб версии 3.1. (только вот разъема Type-C у них нет).

Не составит труда встретить на прилавках компьютерных магазинов и флешки с новым портом. Например, компания SanDisk представила не так давно 32-гиговый накопитель с двумя разъемами: классическим USB Type-A и USB Type-C. И это не единичный пример. Так, в ассортименте известного производителя компьютерных комплектующих LaCie есть внешний жесткий диск для макбука с поддержкой USB 3.1 Type-C. Присутствует данный интерфейс и на Transcend JetFlash 890.

При этом формально первым девайсом, оснащенным портом USB Type-C, был планшет Nokia N1. «Поддержал» его затем и MacBook с 12-дюймовым дисплеем. Создатели «яблочного» ноутбука также решили познакомить общественность с новым USB Type-C, оснастив свою модель этим разъемом.

Получается, что USB Type-C – все еще редкость? По сути, да. Но постепенное внедрение этого интерфейса началось и это самое главное.

Структура данных интерфейса USB.

Вся информация передается кадрами, которые отправляются через равные промежутки времени. В свою очередь каждый кадр состоит из транзакций. Вот, пожалуй, так будет нагляднее:

Каждый кадр включает в себя пакет SOF (Start Of Frame), затем следуют транзакции для разных конечных точек, ну и завершается все это пакетом EOF (End Of Frame). Если говорить совсем точно, то EOF – это не совсем пакет в привычном понимании этого слова – это интервал времени, в течение которого обмен данными запрещен.

Каждая транзакция имеет следующий вид:

Первый пакет (его называют Token пакет) содержит в себе информацию об адресе устройства USB, а также о номере конечной точки, которой предназначена эта транзакция. Кроме того, в этом пакете хранится информация о типе транзакции (какие бывают типы мы еще обсудим, но чуть позже ). Data пакет – с ним все понятно, это данные, которые передают хост, либо конечная точка (зависит от типа транзакции). Последний пакет – Status – предназначен для проверки успешности получения данных.

Уже очень много раз прозвучало слово “пакет” применительно к интерфейсу USB, так что пора разобраться что он из себя представляет. Начнем с пакета Token:

Пакеты Token бывают трех типов:

• In
• Out
• Setup
• Start Of Frame

Пакет In сообщает нашему USB-устройству, что хост готов принять от него информацию. Пакет Out, напротив, сигнализирует о готовности и желании хоста поделиться информацией. Пакет Setup нужен для использования управляющих передач. Ну а пакет Start Of Frame используется для того, чтобы инициировать начало кадра.

Вот к чему я это рассказал… В зависимости от типа пакета значение поля PID в Token пакете может принимать следующие значения:

• Token пакет типа OUT – PID = 0001
• Token пакет типа IN – PID = 1001
• Token пакет типа SETUP – PID = 1101
• Token пакет типа SOF – PID = 0101

Переходим к следующей составной части пакета Token – поля Address и Endpoint – в них содержатся адрес USB устройства и номер конечной точки, которой предназначена транзакция.

Ну и поле CRC – это контрольная сумма, с этим понятно.

Тут есть еще один важный момент. PID включает в себя 4 бита, но при передаче они дополняются еще 4-мя битами, которые получаются путем инвертирования первых 4-ых бит.

Итак, на очереди Data пакет – то есть пакет данных:

Тут все в принципе так же, как и в пакете Token, только вместо адреса устройства и номера конечной точки здесь у нас передаваемые данные.

Осталось нам рассмотреть Status пакеты и пакеты SOF:

Тут PID может принимать всего лишь два значения:

• Пакет принят корректно – PID = 0010
• Ошибка при приеме пакета – PID = 1010

И, наконец, Start Of Frame пакеты:

Здесь видим новое поле Frame – оно содержит в себе номер передаваемого кадра.

Давайте в качестве примера рассмотрим процесс записи данных в USB-устройство. То есть рассмотрим пример структуры кадра записи.

Кадр, как вы помните состоит из транзакций и  имеет следующий вид:

Что представляют из себя все эти транзакции? Сейчас разберемся! Транзакция SETUP:

Транзакция OUT:

Аналогично при чтении данных из USB-устройства кадр выглядит так:

Транзакцию SETUP мы уже видели, посмотрим на транзакцию IN:

Как видите, все эти транзакции имеют такую структуру, как мы обсуждали выше

В общем, думаю достаточно на сегодня. Довольно-таки длинная статья получилась, в ближайшее время обязательно попробуем реализовать интерфейс USB на практике!

Коротко о главном

Ориентированно-стружечную плиту по праву можно назвать универсальным древесным материалом. Появившись как материал для облицовки стен и фасадов, ОСП перекочевала и в иные сферы строительства и даже в столярное дело.

Секрет популярности ОСП кроется в её уникальных свойствах. Материал обладает высокими механическими и технологическими параметрами, малым весом, а главное – доступной ценой. Такие свойства обеспечиваются строением ОСП – склеенная в определённом порядке древесная щепа делает материал подходящим решением для многих задач.

Совокупность всех качеств материала позволило ему занять нишу на рынке, несмотря на свою недолгую 30-летнюю историю существования.

Наследие Thunderbolt 3

Интеграция и поддержка протоколов Intel Thunderbolt 3 позволили обеспечить новому USB4 одновременный обмен данных и протоколов передачи видео. С практической точки зрения это означает возможность подключения к компьютеру цепочки 4K-мониторов и других устройств Thunderbolt 3, а также внешних накопителей и графических ускорителей единым кабелем.

Во многом это стало возможным за счет способности USB4 оптимизировать пропускную способность при одновременной передаче информации и видеосигнала. Интерфейс может, к примеру, выделить 25% канала на передачу видео, если этого будет достаточно, а оставшиеся 75% отдать под передачу данных.

Как пандемия изменила подходы к организации рабочего пространства
Бизнес

Стандарт USB4 поддерживает до восьми линий DisplayPort 1.2 и обеспечивает обмен данными по четырем линиям PCIe 3.0. Спецификации также предусматривают возможность питания через единый кабель с потребляемой мощностью до 100 Вт для зарядных устройств и до 15 Вт для подключения питания периферии.

Проверка конфигурации BIOS

При возникновении подобной проблемы первое, что нужно проверить – не отключились ли контроллеры USB на системной плате. Выключиться они вполне могут и самостоятельно, причем ремонт разъема не потребуется. Когда контроллер вдруг перестал работать, активировать его можно в BIOS:

1. Сразу после начала загрузки часто нажимайте Del, F2 или иную функциональную клавишу, предусмотренную для захода в БИОС на вашем устройстве.
2. Найдите Integrated Peripherals или Advanced (в зависимости от версии BIOS).
3. Выберите USB Configuration. Здесь напротив строчек USB Controller должен быть выставлен параметр Enabled. Если его нет, выставите нужное значение сами и сохраните текущую конфигурацию.

Проблема также иногда может возникать из-за какого-либо USB-устройства, которому требуется ремонт. Чтобы его определить, отключите все девайсы, использующие данный порт – мышь, USB-клавиатуру и т. д. Попробуйте подключить исправный флеш-накопитель. Если проблемы перестали появляться, ищите нерабочий периферийный девайс.

Работаем с диспетчером устройств

Через «Пуск» или иным способом зайдите в диспетчер устройств. Возможно, один из группы контроллеров USB здесь помечен иконкой желтого восклицательного знака, почему устройство и не функционирует.

Попробовать исправить ситуацию можно следующим способом:

1. Удалите из диспетчера отмеченный желтым контроллер;
2. Перезагрузите лэптоп.

При следующем запуске система установит заново все необходимое ПО, после чего контроллеры, которые отказали, могут вновь заработать. Иногда помогает откат ОС до предыдущего состояния, когда все оборудование функционировало штатно.

USB могут отключаться из-за настроек системы

Управление электропитанием лэптопа может быть настроено таким образом, что система сама для экономии заряда батареи производит отключение USB-разъема после определенного периода бездействия. Никакой ремонт здесь делать не требуется. Чтобы лэптоп перестал отключать вход ЮСБ, достаточно не позволять Windows изменять параметры электропитания контроллера, для чего:

1. В диспетчере откройте ветку контроллеров последовательной шины, выделите строчку корневого USB-концентратора.
2. Двойным кликом откройте устройство, выберите управление электропитанием.
3. Снимите флажок напротив строчки, разрешающей системе отключение разъема для экономии энергии.

Описанные действия повторите для каждого из прописанных в диспетчере устройств USB-концентраторов.

Два года жизни с USB Type-C

Каждая история строго индивидуальна, в том числе и моя. С другой стороны, всегда есть какие-то общие моменты эксплуатации устройств

Попробую акцентировать внимание именно на них, чтобы можно было примерить описываемый опыт к своей личной ситуации

Первое, что вызвало опасение, а хватит ли заряда ноутбука, чтобы восстановить на нем резервную копию Time Machine с внешнего винчестера? Когда приобретал аппарат, в моем регионе был доступен лишь простой фирменный переходник, как на фото выше, то есть либо питание можно подключить, либо внешний накопитель. Опасался зря. 250 ГБ «личного рабочего пространства» быстро обосновались на новой машине, израсходовав в процессе всего 30% заряда батареи. Большой плюс был в том, что внешний винчестер поддерживает USB 3.0, как и переходник, так что данные копировались на весьма высоких скоростях (более 40-50 МБ/с).

Рекомендую не экономить на переходниках USB Type-C и брать брендовые, проверенные модели, чтобы не нарваться на низкоскоростной вариант (480 Мбит/с). А если речь касается питания ноутбука, то выбор только среди ТОП-брендов или фирменных переходников Apple. Это не тот момент, когда можно сэкономить и когда нужно экономить, так как на кону не только функциональность порта ввода/вывода, но и здоровье гаджета.

Обосновавшись на лэптопе и поработав пару-тройку недель как-то не заметил особой потребности в старых портах USB, даже когда требовалось перекинуть фотографии с карточки памяти (что делаю довольно часто по долгу службы) или же подключить какую технику. Даже перепрошивал свой любимый фотоаппарат (Sony A7r) через USB Type-C и фирменный переходник — процесс прошел без сучка и задоринки. Разница была лишь в необходимости подключать этот самый переходник, что есть секунда делов.

То есть проблем, связанных с тем, что дырка порта в ноутбуке механически напрямую не совместима с 99% устройств на рынке, не возникло. Необходимость использовать переходник никак не напрягала и не напрягает до сих пор.

Первые шероховатости начались, когда потребовалось частенько ездить в командировки. Чтобы было чем заняться в дороге помимо написания статей, обычно записываю фильмы и сериалы в планшет или смартфон. Сложность оказалась в том, что порт только один и переходник у меня одинарный тоже. Фирменный более дорогой не стал докупать, задавила жаба. Таким образом для записи видео с внешнего винчестера в AV Player на iPad и iPhone, приходилось вначале копировать контент на собственный накопитель ноутбука и затем перебрасывать его в мобильный гаджет Apple. Лишнее действие и лишнее время. Не критичный, но все-таки напряг.

Вначале решил проблему дешевым китайским USB Type-C хабом, о чем написал статью. С питанием он никак не связан, так что ноутбук бы я не спалил при всем желании. Единственная засада — низкая скорость передачи данных, ограниченная USB 2.0 (до 30 МБ/с), но зато переходник тянул сразу три подключенных устройства. Правда, встроенный в него кардридер сдох на следующий день эксплуатации. Тем не менее, 20 ГБ видео легко залетели с внешнего накопителя в iPad Pro через это чудо китайской инженерной мысли и потом еще несколько раз записывал подобные порции контента.

Спустя какое-то время я решил проблему кардинально, заказав качественный и очень компактный USB-хаб Satechi Type-C Pass Through USB Hub. К слову, аналогов много — все они стоят примерно одинаково. Более того, существуют похожие хабы, но еще и с выходом HDMI. В общем, эта миниатюрная штучка решила проблему питания ноутбука при подключенных паре USB-аксессуаров, плюс она содержит кардридеры SD и MicroSD. В отличие от китайского хаба, слоты для карт памяти работают до сих пор. Прикол лишь один — алюминиевый переходник ощутимо греется, но сложностей с этим не возникало. Работал, воткнутый по 5-6 часов в ноутбук — все ок.

Также из Type-C аксессуаров приобрел флешку с двумя портами сразу — удобно переносить какой-то контент с MacBook на устройство со старыми портами USB.

Как видите, присутствуют шероховатости, но даже при наличии всего одного порта USB Type-C каких-то критических ситуаций не возникало. Зато есть и свои плюсы. Например, тот факт, что я могу легко зарядить ноутбук от внешнего аккумулятора. Кроме того, комплектный блок питания заряжает не только лэптоп, но и iPhone, iPad и любое другое USB-устройство. Нужен только самый простой переходник Apple.

Обзавелся и внешней батареей с USB Type-C, способной заряжать MacBook 12, даже когда тот активно работает, что увеличило автономность устройства еще часа на 3-4.

Что было дальше

Прогресс не стоит на месте и со временем появился узкий круг устройств, для которых «High-speed» было уже недостаточно. Тогда было создано третье поколение стандарта, и в этот раз относительно предыдущего он имел более существенные изменения.

Отличается USB 2.0 от 3.0 в первую очередь скоростью, на сей раз её теоретический максимум достиг 5 Гбит/с. Также была повышена сила тока, с 500 мА её подняли до 900 мА.

Кабели для новой версии стандарта обратно совместимы с предыдущими, но старые кабели в новом, высокоскоростном режиме работать не могут. Дело в том, что для третьего поколения требуются кабели, имеющие в два раза больше проводов. Это не лучшим образом сказывается на их цене и гибкости.

Варианты подключения USB 3.0 на материнской плате ПК

Определить USB 3.0 в разъем на материнской плате ПК можно визуально — как правило, его делают с использованием пластика синего цвета.

Сейчас можно однозначно говорить, что данная версия универсальной последовательной шины не снискала любви как потребителей, так и производителей. Простым людям не нравились толстые и дорогие кабели, а производители не видели смысла переходить на новую версию стандарта, когда все потребности целиком удовлетворяет предыдущая.

Обзор флешек на USB 3.0

Безусловно, устройства с USB 3.0 не были редкостью в магазинах, и у вас даже наверняка есть хотя бы одна компьютерная флешка этого стандарта, однако, как правило, скорость таких флешек не особо отличается от тех, в которых заявлена лишь поддержка USB 2.0.

Какая скорость usb

Вообще, для универсальной шины предполагается четыре различных типа скоростей передачи данных. Их не нужно путать с версиями самого USB. Усовершенствованная скорость передачи данных вводилась в каждой следующей версии стандарта USB, конечно, при поддержке всех предыдущих

Нужно взять во внимание то, что устройства Universal Serial Bus версии 2.0 далеко не всегда обеспечивают передачу данных на скоростях High-Speed. Full-Speed – это уровень, где максимальная скорость остается лишь для некоторых устройств

Следующая версия стандарта USB – это 3.0. Она поддерживает не только SuperSpeed, но и три предыдущих типа скоростей. Также она ссылается на версию 2.0, а не заменяет её. High-Speed нельзя определить как версию стандарта 3.0, потому, что такие устройства, как Full-Speed, Low-Speed, и High-Speed относятся к стандарту USB 2.0, но не относятся к USB 3.0.

Типы USB разъемов

На сегодняшний день существует достаточно большое количество типов USB разъемов. Какие-то больше распространены, какие-то меньше. В общем, давай на них взглянем.

USB
type-
A
– один из самых распространенных типов USB разъемов. Вы могли видеть его на вашем , на , на блоке зарядного устройства и не только. Имеет множество применений. С его помощью можно подсоединять мышки и клавиатуры к компьютеру (или другому устройству), флешки, внешние накопители, смартфоны и так далее. Этот список можно еще долго продолжать, если пораскинуть мозгами.

USB
type-
B
– разъем используется в основном для того, чтобы подключить к компьютеру принтер либо другие периферийные устройства. Получил намного меньшее распространение, нежели USB type-A.

Mini USB
был весьма распространен на мобильных устройствах до появления Micro USB. Сейчас встречается очень редко, но все же можно его встретить еще на некоторых старых устройствах. У меня на портативной аудиоколонке разъем Mini USB принимает электроэнергию для зарядки аккумулятора. Колонку эту покупал лет 5 назад (живучая оказалась).

Micro USB
сейчас используется на смартфонах и мобильных телефонах почти всех производителей. Этот USB разъем обрел невероятную популярность среди мобильных устройств. Однако постепенно его позиции занимает USB Type-C. Не лишним будет упомянуть о том, когда был изобретен micro USB. А было в 2007 году. Тогда и подумать никто не мог, что именно этот разъем станет настолько популярным.

Версии USB

Версии USB относятся к общему стандарту, но их различие состоит в максимальной скорости передачи данных и мощности работы. Конечно, есть и многие другие факторы.

USB 1.1
Хотя USB 1.0 технически является первой версией USB, она не смогла полноценно выйти на рынок. Вместо нее была выпущена новая версия USB 1.1 — как раз она стала первым стандартом, к которому мы все привыкли. USB 1.1 может передавать данные на скорости 12 Мбит в секунду и максимально потребляет 100 мА тока.

USB 2.0
Вторая версия USB была представлена в апреле 2000 года. Она обеспечила стандарт значительным приростом в максимальной скорости передачи данных — до 480 Мбит в секунду. Также USB 2.0 стал мощнее, потребляя 1,8А на 2,5В.

USB 3.0
Выход USB 3.0 принес с собой не только ожидаемые улучшения в скорости передачи данных и мощности, но и новые типы разъемов. Более того, USB 3.0 даже получил свой цвет — новую версию стандарта обозначили синим, чтобы доблестно отличать его от старых поколений USB. USB 3.0 может работать со скоростью до 5 Гбит в секунду, беря для своего функционирования 5В на 1,8А. Кстати, эту версию представили в ноябре 2008 года.

USB 3.1
Новейшая и самая лучшая версия USB была выпущена в июле 2013 года, хотя до сих пор она не используется повсеместно. USB 3.1 может обеспечить пользователей пропускной способностью до 10 Гбит в секунду с максимальным потреблением энергии в 5В/1А, либо опционально 5А/12В (60 Вт) или 20В (100 Вт).

Type-A
Type-A является классическим интерфейсом USB. Короткий и прямоугольный штепсель стал оригинальным дизайном для USB и по сей день остается стандартным разъемом для использования в конце хоста USB-кабеля. Есть также некоторые вариации Type-A — Mini Type-A и Micro Type-A, но они никогда не были широко принятыми общественностью в связи со сложнохарактерным гнездом. В настоящее время обе эти вариации Type-A признаны устаревшими.

Type-B
Если Type-A стал одной стороной привычного для нас USB-кабеля, то Type-B является другой. Оригинальный Type-B — это высокий разъем со скошенными верхними углами. Обычно встречается на принтерах, хотя сам по себе является расширением стандарта USB 3.0 для введения новых возможностей соединения. Классические MiniUSB и MicroUSB тоже есть в версии Type-B, наряду с абсолютно неуклюжим MicroUSB 3.0, в котором используются дополнительные штекеры.

Type-C
Таким образом, спустя Type-A и Type-B мы подошли, очевидно, к новейшему Type-C. Версии Type-A и Type-B должны были работать совместно друг с другом посредством обратной совместимости, однако прибытие Type-C полностью разрушило эти планы, поскольку USB-C предполагает полную замену устаревших технологий USB-соединения. Также Type-C был разработан специальным образом, чтобы дополнительные варианты типа Mini или Micro не понадобилось выпускать вообще. Это, опять же, связано с намерениями заменить все нынешние разъемы на USB Type-C.

Главной особенностью стандарта Type-C является универсальность или симметричность разъема. USB-C можно использовать обеими сторонами подобно технологии Apple Lightning — больше никаких специальных сторон для соединения, которые к тому же еще и в темноте сложно найти. Также версия Type-C основана на USB 3.1, что означает поддержку всех преимуществ последней версии, включая высочайшую скорость.

USB-C по-прежнему является обратно совместимым с существующими вариантами USB, но для такого сценария использования, конечно, понадобятся адаптеры.

Стандарты USB Audio Class

У нас есть два разных стандарта, первый — USB Audio Class 1.0, который был предложен в 1999 году и основан на версии 1.0 стандарта USB.

• Технические характеристики указывают; 24-битное стерео, двухканальное, дискретизация до 96 кГц.
• За каждую миллисекунду пакет отправляется через порт USB, ограничение на размер пакета в стандарте USB составляет 1024 байта. USB Audio Class 1.0 отправляет 576 байт в миллисекунду, но гораздо более высокие частоты дискретизации не могут использоваться из-за ограничения на количество пакетов.

Десятилетием позже был предложен USB Audio Class 2.0, предназначенный для стандартов USB 2.0 и далее. Поскольку пропускная способность снизилась с 12 мегабит в секунду до 480 мегабит в секунду. Ограничения USB Audio Class 1.0 исчезли.

• Качество звука изменяется от 24 бит до 32 бит, и можно получить частоту дискретизации как для воспроизведения, так и для записи до 192 кГц.
• Разница в пропускной способности от USB 1 до USB 2 такова, в 40 раз больше, что можно записывать 60 одновременных каналов с таким же качеством, как в USB Audio Class 1.0, когда в предыдущей версии стандарта возможно было только 2 канала.
• Он обратно совместим с версией 1.0 стандарта.

В высококачественных игровых наушниках с одним динамиком на канал используется вторая версия стандарта, которая предназначена не только для воспроизведения звука с более высоким качеством, но и для большего количества одновременных каналов.

Продолжая тенденции

Новые поколения электроники стремятся стать меньше предыдущих. Производители стремятся уменьшить размер за счёт всего, что только можно — аккумулятора, удобства и даже USB разъёма. Поэтому чтобы удовлетворить потребность индустрии в ещё более мелком стандарте, был создан Микро USB.

Новое поколение разъемов USB 3.1

В жертву миниатюрности была принесена жёсткость — теперь устройства могли потерять контакт с кабелем даже вследствие незначительного физического воздействия.

Но достоинство в виде небольших габаритов перевесило этот недостаток и на текущий момент почти все небольшие портативные устройства подключаются именно по средствам Micro USB 2.0 тип B.

Не только для компьютеров

Смартфоны и планшеты также поддерживают USB Audio Class через свои USB-порты, но именно через USB-C и тому подобное, USB Audio Class 2.0 достиг таких типов компьютеров. Делает возможным не только воспроизведение, но и запись нескольких одновременных каналов через этот тип входного и выходного порта.

Постепенно порт мини-джек исчезает в пользу использования портов USB и т.п. Это означает, что со временем все USB-порты на планшетах и ​​смартфонах будут иметь встроенные ЦАП. Более того, из-за высокого спроса на порт USB типа C с ЦАП, возможно, что порт USB со встроенным аудио ЦАП также стандартизирован на ПК.