abonneren

Alles over verschillen tussen usb-standaarden

verschillen tussen usb
De usb (universal serial bus) is misschien wel de bekendste aansluiting die er op elektronicagebied te vinden is. Door de jaren heen heeft de kabel zich doorontwikkeld op gebied van snelheid en vorm, met usb-c als de jongste telg. Wat zijn precies de verschillen tussen usb-standaarden en hoe werken ze?

Usb-Versie 1.0 werd al in 1996 geïntroduceerd, in de jaren erna gevolgd door 2.0, 3.0 en 3.1. Het USB-IF (Implementers Forum) is verantwoordelijk voor die usb-standaarden en presenteerde versie 3.1 in 2013. De verschillen met 3.0 zijn groot. De 3.1-standaard verdubbelt de maximale overdrachtssnelheid tot 10 Gbit/s, heeft een verbeterde codeermethode waardoor de foutcorrectie in bits met bijna een kwart daalt, kan dataprotocollen mengen en laat het maximale geleverde vermogen stijgen naar 100 W.

Evolutie

Tegelijk met usb 3.1 kondigde het USB-IF usb-c aan. Usb 3.1 is de standaard voor de overdracht, usb type-c de standaard voor de aansluiting.

Usb 1 tot en met 3.0 waren er in twee types: a en b. Type-a is de grote usb-connector die onder andere op je computer, toetsenbord en externe harde schijf zit. Deze connector is bedoeld voor de usb-master of usb-host. Type-b wordt gebruikt voor de clients (in usb termen de slaves), de printers, scanners en de rest. Usb werkt altijd met zo’n host-clientpaar. Je hebt mini-usb en micro-usb, waarvan die laatste op veel smartphones te vinden is.

Usb type-a en -B moeten bij elke nieuwe versie (bijvoorbeeld van 3.0 naar 3.1) compatibel zijn met oudere versies, maar usb-c is dat niet. Het is een compleet nieuwe aansluiting die zo compact is dat er geen mini- of micro-varianten nodig zijn. Omdat de connector aan beide kanten van de usb-kabel kan zitten, kan hij type-a en -B helemaal vervangen.

Praktisch alle relevante elektronicabedrijven hebben zich bij usb-c aangesloten. Het zijn er ruim zevenhonderd, waaronder grote namen als Apple, Samsung en Intel. Maar ook pc-fabrikanten als HP, Asus en Dell doen mee. Dat is een belangrijke reden dat usb-c twee jaar na de release al op relatief veel consumentenelektronica gebruikt wordt: de belangrijke spelers zijn aan boord. De acceptatie van usb-c gaat daardoor veel sneller dan bij vorige standaarden.

Wat is usb 3.1?

De usb 3.1-standaard is er in twee varianten: usb 3.0 werd hernoemd naar usb 3.1 gen1 en de originele usb 3.1 werd veranderd in usb 3.1 gen2. Die gen2 is dus usb 3.1 die de datasnelheid naar 10 Gbit/s verdubbelt. Usb 3.1 gen1 is dus exact hetzelfde als usb 3.0, wat nogal verwarrend is. Een andere manier om naar de usb-standaarden te verwijzen, is door middel van de snelheid: usb 3.1 gen1 wordt ook wel Superspeed-usb genoemd, en usb 3.1gen2 Superspeed-usb-10Gbps.

Een usb-c-aansluiting die gebruikmaakt van de usb 3.1-standaard is dan ook in gen1 en gen2 op apparatuur te vinden. Overigens hoeft usb-c niet per se 3.1 te ondersteunen: iets mag al usb-c heten als het ten minste usb 2.0 ondersteunt.

Usb 3.1 is de standaard voor de overdracht, usb type-c de standaard voor de aansluiting.

Een groot pluspunt van usb-c is dat de connector omkeerbaar is. Het maakt dus niet uit hoe je de kabel in je laptop, smartphone of ander apparatuur steekt: hij past altijd. Dat is mogelijk gemaakt door een symmetrische aansluiting en dankzij een knap staaltje techniek. In elke aansluiting van een kabel zitten een reeks pinnen die elk apart een signaal in de kabel doorsturen. Micro-usb bevatte slechts vijf pinnen in de aansluiting, usb-c krikt dat aantal op naar 24 pinnen: 12 pinnen boven en 12 pinnen onder.

De boven- en onderkant van de aansluiting hebben dezelfde pinnen, maar dan gespiegeld. Op die manier maakt het niet uit hoe je de kabel aansluit. Acht daarvan maken de hoge overdrachtssnelheid mogelijk, voor volledig in duplex lezen en sturen van data. Het apparaat moet weten hoe de kabel is aangesloten, zodat de juiste routes voor het versturen van data en het ontvangen ervan worden gebruikt. Daarvoor worden twee pinnen gebruikt, genaamd CC die nieuw zijn voor usb-c.

Cc-pins en dual role ports

De cc-pinnen zijn de zogenaamde configuration channel pins. Voordat we door kunnen gaan, eerst wat terminologie. Type-a-apparaten zijn downstream-facing-ports (dfp), dat is de host of master, en Type-b-poorten zijn upstream-facing-ports (ufp), de apparaten die je aansluit aan een dock of je pc, de clients of slaves. Met usb-c is er geen onderscheid meer, dus moeten de apparaten zelf onderhandelen wie de ufp en de dfp worden. Achter de cc-poort zit een weerstand. Apparaten die de dfp-rol hebben, bevatten een pull-upweerstand, terwijl de ufp een pull-downweerstand bevat.

Een pull-upweerstand trekt het voltage terug naar het grondniveau, terwijl een pull-upweerstand het omgekeerde doet en het signaal omhoog trekt naar een standaardwaarde, voor usb-c is dat 5 volt. Als er een dfp-ufp-paar is aangesloten, is er een voltage actief op de cc-lijn en weten beide apparaten hoe ze zijn aangesloten. Elke usb-c-kabel heeft twee van die cc-pinnen. Door de voltages in de gaten te houden op elke cc-pin, weet het apparaat hoe de kabel is georiënteerd en kunnen de juiste lees- en schrijfpinnen gebruikt worden.

verschillen tussen usb

Als je twee host-apparaten met usb-c op elkaar aansluit, dreigt er in tegenstelling tot type-a-usb geen gevaar. Met type-a was er namelijk altijd 5 volt actief op de kabel, dat was nodig omdat de apparaten anders überhaupt niet met elkaar kunnen praten. Usb-c pakt het wat slimmer aan: dankzij de pull-downweerstand vraagt het apparaat passief om 5 volt. Zodra de host dat ziet, krijgt het apparaat de gevraagde spanning. Doe je dat nu met twee hosts, dan gebeurt er niets, want er komt alleen een voltage op de lijn te staan als er een dfp-ufp-paar wordt gedetecteerd door de host.

Een pluspunt van usb-c is dat de usb-c-connector aan beide kanten van de usb-kabel aanwezig is en dat is nieuw voor usb. Usb-kabels met een type-c-connector aan beide kanten blijken verschillende voordelen te hebben. Een ervan is dat apparaten met usb-c-poorten elkaar kunnen opladen. Verbind je een Google Pixel-laptop met een Apple MacBook via een usb-c-kabel, dan laadt eerstgenoemde de MacBook op. Door technische keuzes van Apple is dat andersom dan weer niet mogelijk. Terwijl je in theorie je laptop zelfs zou kunnen opladen van je smartphonebatterij.

Rolverdeling

Welk apparaat wie oplaadt heeft te maken met ufp en dfp. Een apparaat kan ook beide rollen aannemen, als het een drp-poort heeft: de dual role port. Als het apparaat is aangesloten op een ufp (client), dan verandert de drp naar een dfp (host). Andersom verandert de drp naar een ufp om te dienen als client als het aangesloten wordt op een dfp (host).

Als twee drp-apparaten met elkaar worden verbonden, ontstaat een willekeurige combinatie. Welke rol een poort aanneemt, wordt ook geregeld via de nieuwe cc-pinnen. Over het algemeen bieden de nieuwe pinnen veel voordelen, wat betreft snelheid en functies.

De vele mogelijkheden van usb-c

Usb-c is een krachtige connector die meerdere taken tegelijk kan uitvoeren. Een voorbeeld: verbind een MacBook met een usb-c-kabel aan een 4K-scherm en de monitor laadt de laptop op terwijl hij beeld doorstuurt. Sluit je een hub aan op de usb-c-poort dan blijkt er nog veel meer (tegelijk) mogelijk. Zo’n hub kan de laptop via usb-c verbinden met de monitor (via mhl, displayport of hdmi), de laptop opladen en hem verbinden met een usb-stick, externe harde schijf en een draadloos toetsenbord en muis. Allemaal via één poort, al moet je dus wel een hub hebben.

Maar ook zonder hub biedt usb-c veel meer mogelijkheden dan vroegere usb-versies en beeldkabels. Als al je apparatuur straks gebruikmaakt van usb-c, heb je veel minder (en verschillende) kabels nodig om deze met elkaar te verbinden. Dat is mogelijk dankzij de usb alternate mode. Usb-c kan andere protocollen dan alleen usb doorgeven. Die alternate mode is mogelijk dankzij de sbu-pinnen, de sideband-use-pinnen, die een willekeurig signaal kunnen vervoeren en dankzij het feit dat de andere protocollen de transmit- en readlanes van usb kunnen gebruiken. Om dat allemaal mogelijk te maken, wordt er gebruikgemaakt van multiplex dat de verschillende signalen samen combineert tot een en ze over de lanes stuurt.

Usb-c heeft niet alleen voordelen. Op de nadelen gaan we in een later artikel in.

Tekst: Rens Blom en Jochem de Goede

Geschreven door: Redactie PCM op

Category: Expert

Tags: Usb

Nieuws headlines

Laatste reactie

Op deze website gebruiken we cookies om content en advertenties te personaliseren, om functies voor social media te bieden en om ons websiteverkeer te analyseren. Ook delen we informatie over uw gebruik van onze site met onze partners voor social media, adverteren en analyse. Deze partners kunnen deze gegevens combineren met andere informatie die u aan ze heeft verstrekt of die ze hebben verzameld op basis van uw gebruik van hun services. Meer informatie.

Akkoord