Plug and Play aygıtların sistemlerde daha kolay bir şekilde kullanımını sağlamak amacıyla geliştirilmiş yeni bir yapı olan USB (Evrensel Seri Veriyolu), harici bağlantılar için standart ve hızlı bir arabirim sunmaktadır. Aralarında IBM, Intel ve Digital’inde bulunduğu yedi firmanın oluşturduğu bir grup tarafından tasarlanan USB, özellikle bilgisayar ile telekominikasyon alanındaki gelişmeler karşısında doğan ihtiyaçların karşılanmasını amaçlamaktadır. USB sayesinde sisteme bağlanan aygıtlar herhangi bir ayar gerektirmeden çalıştırılabilmektedir. 127 adede kadar birçok farklı aygıtın aynı sistemde kullanımına izin veren bu yapıda bilgisayar parçaları dışındaki ürünlerde desteklenmektedir (Video, müzik, haberleşme ürünleri gibi).
USB Yapı Avantajları
Öncelikle USB standart bir yapıdır. Aygıt bağlantılarında 4 pinli, özel plastik kaplamalı, yüksek kalitede kablo kullanılmaktadır. USB yapısını kullanan bütün aygıtlar için bu kablo yapısı standarttır. Bu da USB yapısının en önemli özelliklerinden biri olan uyumluluğu sağlamaktadır. Bu yapıdaki her türlü aygıt USB desteği sunan her sistemde herhangi bir uyumsuzluk sorunu yaşanmadan kolayca kullanılabilir.
USB yapısını kullanan birimler daha basit dizaynlara sahip olduğundan kurulum ve kullanım bakımından kolaylık sağlanmıştır. Standart arabirimi sayesinde işletim sistemleri tarafından da desteklenen USB sayesinde, ürünlerin yazılım-donanım test gereksinimi minimum düzeye indirilmiştir.
En önemli özelliği olan tam Pnp desteği ile bağlanan aygıtlar hiçbir ayar gereksinimi olmadan ve sistemin kapatılmasına gerek kalmadan kullanılabilmektedir. 127 aygıta kadar sunulan birim desteği aynı sistemde birçok farklı ünitenin çoklu kullanımını mümkün kılmaktadır.
USB yapısında data 16 bit’lik paket formatında aktarılmaktadır. Veri transferi 1.5 Mbit/sec oranında düşük-hız seviyesinde veya 12Mbit/sec oranında yüksek-hız seviyesinde gerçekleşebilmektedir. Anakart üzerindeki chipset tarafından denetlenen USB portundan aktarılan verinin kontrolü ile birimler arasındaki iletişim daha güvenli bir şekilde yapılabilmektedir.
USB Kullanım Alanları
USB standartı 250’yi aşkın bilgisayar ve iletişim firması tarafından desteklenmektedir. Klavyeden monitöre kadar birçok ürünün USB yapıdaki modeli kullanılmaktadır. İletişim alanında da kullanım için uygun yapıda olan USB sayesinde dijital PBX santrallerin ve network bağlantılarının kullanımı mümkündür. Video ve müzik ürünleri de aynı arabirim ile Pc sistemine bağlanabilmektedir. Standart yapısı sayesinde kolay bir şekilde çok sayıda ürün bağlantısına olanak sağlayan USB, henüz yaygın bir kullanım alanına sahip değildir. Daha fazla hız ve ürün bağlantısı için talep arttıkça bu yapının kullanımı da yaygınlaşıp standart bir konuma gelecektir.
USB Veri Yolu ve Getirdiği Yenilikler
USB (Universal Serial Bus = Evrensel Seri Veriyolu) 1995’te ortaya çıkmıştır. USB bağlantı standardı sayesinde farklı tipte konnektörlere, DMA kanal değişikliklerine gerek duyulmayacak, IRQ çakışmaları ortaya çıkmayacak, jumperlara gerek olmayacak; bir tek PC’ye 127 adede kadar cihaz bağlanabilecektir. USB, bilinen birçok PC konnektörünün (Centronics paralel, RS-232 seri, Mini-DIN ve Sub-D (Oyun portları, printer portları, klayve ve mouse konnektörleri, modem ve birçok network adaptörü) vb.) yerini alacaktır. Sonuç olarak USB, ana güç, yüksek hızlı video ve çok yüksek hızlı networkler dışında birçok harici bağlantının yerini alacaktır.
USB veriyolunu kullanan cihazlar direk olarak PC'lere bağlanabilecekleri gibi, USB hubları aracılığı ile de bağlantı kurabilirler. USB, star (yıldız) topolojiyi kullanır (Şekil 1). Bu topolojide cihazlar bağlandıkları bilgisayardan veya USB hublarından en fazla 5 m. uzaklıkta olabilir. USB, İki adet veri transfer hızını desteklemektedir: 1,5 Mbps ve 12 Mbps; bu band genişlikleri PC kamera, monitör, modem, printer, scanner, mouse, joystick, klavye, ses kartları ve ses sistemleri, telefon, network cihazları ve daha birçok cihazın çalışabilmesi için yeterlidir . USB, senkron (eş zamanlı) ve asenkron veri transferini desteklemektedir. Bütün USB cihazlar tek tip konnektör kullanmaktadır.
USB, aralarında Intel, Microsoft, Compaq, IBM gibi firmaların da bulunduğu 400 ‘ün üzerinde kuruluş tarafından desteklenmektedir. Son zamanlarda üretilen hemen bütün sistemlerde ve anakartlarda USB desteği bulunmaktadır.
USB’nin Getirdiği Avantajlar:
- Tek bir PC’ye 127 adede kadar cihaz bağlayabilme
- Hiçbir sürücüye, IRQ ayarlarına, DMA kanallarına ve I/O adreslerine, genişleme yuvalarına gerek duymadan kolay kurulum
- Çevresel cihazlar için PC’yi kapatıp açmadan Tak ve Çalıştır fonksiyonelliği
- Bütün cihazlar için tek tip konnektör
- PC’yi kapatmadan cihaz ekleme ve kaldırma özelliği
Günümüzde USB kullanımı son derece yaygınlaşmış ve pek çok ürün dalında yüzlerce şirket USB bilgisayar ürünleri üretmektedir. Bu ürünler arasında Fare, tuş takımı, Joystick, telefon, kamera, modem, CD-ROM sürücü, teyp ve floppy sürücüleri radyolar, ses kartları ve ses yongalı hoparlörler, ISDN modemler ve ağ ürünleri sayılabilir. Şekilde bir USB-ISDN modem görülmektedir.
USB, bütün verinin bir çift kablo üzerinde dengeli bir şekilde iletildiği, gerektiğinde başka bir çift kablo ile güç aktarımının yapılabildiği seri iletişim protokolü ve fiziksel bağlantıya verilen addır. USB 1.0 standartları iki farklı kablo ve konnektör tanımlamıştır. 12Mbps'lik hızlı USB bağlantısında kullanılan kablolar iyi korunmuştur (İletim yapan kabloların etrafı hasır şeklinde ince kablo ağı ile kaplanır, bu işaretlerin elektriksel gürültüden arınmasını sağlar.). 1.5Mbps'lik yavaş USB ise daha ucuz ve nispeten korumasız bir kablo kullanır. Bütün kabloların bir ucu 'A', diğer ucuda 'B' olarak adlandırılır. USB hattı üzerinden bilgi telefon halarında olduğu gibi iki kablo üzerinden gönderilir (dengeli iletişim) ve NRZI adı verilen bir kanal kodlaması uygulanır (Bu kısımlar detay isteyen arkadaşlara bilgi temin etmeye çalışırım).
Kablo uzunlukları da 12Mbps için 5m ve 1.5Mbps için 3m olmak üzere sınırlandırılmıştır. USB topolojisine (cihazların bağlanma yapısı) sıralı yıldız (tiered star, üstteki şekil) yapısı adı verilir. Yapıda görülen HUB'lar bağlantı sayısının arttırılmasını sağlarlar ve sistemde sadece bir tane ana sistem denetleyicisi ya da "kök hub" (Yani bilgisayarımız) bulunur. Sistem üzerindeki bütün USB yan birimleri bilgisayar tarafından yönetilir (Elektronik ile ilgilenenlerin tanıdığı terim ile Efendi-Köle, Master-Slave yapısı). Bugün bilgisayar üzerindeki USB denetleyici birim genellikle yongasetleri içerisinde yer almaktadır. Bir cihaz USB ağına bağlandığı anda ana bilgisayar cihazın kimliğini ve hangi donanım sürücüsünün kullanılacağı belirlenir (bu işleme 'enumaration' adı veriliyor). Enumeration işlemi sırasında PC, yan birime bir adet cihaz adres numarası verir.
USB standardı iki tür yan birim cihazı tanımlar. Tekil bileşenler tek başlarına bir fonksiyonu yerine getirirler. Bu tip cihazlara örnek olarak USB fare ya da Ses kartını örnek gösterebiliriz. Bileşik USB cihazları ise bir USB arabirimini paylaşan birden fazla yan donanım içerirler. Örneğin Ses ve görüntü için aynı USB bağlantısını kullanan bir video kamera. Hub cihazları ise köprülerdir, kısıtlı USB bağlantısının arttırılması için kullanılırlar. Hub'lar da sadece bir tane yukarı-akış (upstream, yani bilgisayara doğru veri akışı) bağlantısı, birden fazla aşağı-akış (downstream, yan birimlere doğru veri akışı) yer alır. Hublar da aslında USB cihazlarıdır ve yetenekli özellikle taşıyabilirler. Günümüzeki tipik uygulamalardan birisi Monitörün alt kısmına bir USB Hub yerleştirmektir. Bu yolla bilgisayar arkasındaki kablo karöaşası da bir nebze azalmış olur.
USB'nin iyi yönlerinden birisi de USB cihazlarının sisteme her an takılıp çıkarılabilmeleridir. Enerjiyi kesip yeniden vermek gerekmemektedir. Hub'lar otomatik olarak USB ağında meydana gelen değişimleri sezerler. Hub enerjisini Bağlı olduğu Üst Hub'dan (Bu bilgisayar ya da başka bir Hub olabilir) ya da varsa kendi içerisindeki güç kaynağından temin eder. Eğer bir sisteme pek çok USB birimi bağlamayı düşünüyorsanız üzerinde enerji kaynağı olan bir HUb seçmenizi öneririm. Hub kendisine yeni bir cihaz bağlandığında ya da çıkarıldığında bunu hemen tespit edip üst cihaza rapor verir. Yeni cihazla gerekli iletişim bağlantısını kurar
İLETİŞİM
Bir USB bağlantısı üzerine teorik olarak 127 adet USB cihazı yerleştirir ancak grçek kullanımda genelde bu sayı 5-10'un üzerine çıkmaz. USB iletişimi host sistem (genellikle PC) ile yan birimler arasında cereyan eder. Yani USB yan birimlerinin USB üzerinden haberleşmesi söz konusu değildir. Her bir USB birimi içerisisnde de 4 bitlik bir "uç nokta adresi" tanımlanabilir. Bu şu anlama gelir, bir USB cihazı ana sisteme kendi içerisindeki 15 farklı kaynaktan (bir adres kullanılmıyor) iletişim kurabilir, yani sistem ile aynı cihaz üzerindeki farklı "uç noktalar" arasında sanal olarak kanallar açılabilir. Bu örneğin şu durumda gerekli olabilir, USB kamera bir video görüntüsünü PC'ye iletirken bir kanaldan da gerekli kontrol işaretlerine ilişkin haberleşmeyi meydana getirir. Bu yöntem sayısal haberleşme sistemlerinde ve protokollerinde sıkça kullanılır (HDLC, ATM gibi.)
Bilgisayarımız bir USB cihazı ile iletişime başlarken cihaz içerisindeki bütün uç noktalar (endpoints) bilgisayara bir tanımlayıcı geri döndürür. Bu tanımlayıcı uç noktanın durumu ve ihtiyaçları konusunda bilgi taşıyan bir veri yapısıdır. İçerisindeki bilgiler arasında birazdan açıklayacağım transfer tipi, veri paketlerinin en büyük değeri, veri paketleri arasındaki boşluk miktarı ve bazı durumlarda ihtiyaç olunan bant genişliği sayılabilir.
USB dört tip veri transferini destekler. Kontrol, isochronous, yığın (bulk) ve kesme. Kontrol tipi iletişimde bilgisayar ile USB birimi arasında kurulum, ilk değerler ve konfigürasyon bilgileri taşınır. Bu bilgiler önemli olduğu için veri paketlerine kontrol kodu CRC eklenir. Eğer elde edilen verinin CRC'si ile veriye iliştirilmiş CRC birbirini tutmazsa paketin tekrar gönderilmesi istenebilir. Yığın veri transferi ise zaman kritik olmayan ama çok büyük miktarlarda verinin transferi için kullanılır. Bu tür veriye örnek olarak USB yazıcı ve tarayıcılar örnek gösterilebilir. Bu tür iletişimde USB'nin bant genişliği sonuna kadar kullanılabilir. Burada da iletilen verinin hatasızlığı önemli olduğundan kodlama ile veri paketleri korunur.
Kesme türü veri iletimi ise ani reaksiyon gerektiren Fare ya da tuş takımı ile iletişim sırasında kullanılır. Mantığı mikroişlemcilerdeki kesme yapısına benzediği için bu isim verilmiştir. Aynı şekilde veri kodlama ile korunur.
İsochronous iletişim ise zaman kritik ama hataya karşı hassas olmayan akan veri (streaming data) iletiminde kullanılır. Örneğin USB kamera ya da ses kartları gibi. Bu gibi USB birimleri ile iletişim sırasında veri üzerinde koruma kodlaması yapılmaz, küçük hataların oluşmasına izin verilir ama veri akışının kesilmemesi için sabit bir bant genişliği sağlanır.
GÜÇ
Önceden de belirtildiği gibi USB cihazları sisteminizin gücü açılıp kapatılmadan rahatça sisteme takılıp çıkarılabilir. USB kablosunda yer alan dört kablodan ikisi eğer tasarlayacağınız ya da kullandığınız USB ürünü çok fazla güç çekmiyorsa 5V gerilim ve 100mA akım sağlayabilir. Eğer cihaz 500ma akım çekiyorsa başlangıç durumunda 100ma'dan az akım çekmek koşulu ile beslenebilir. Eğer cihazınız yarım amperin üzerinde güç çekiyorsa cihaz için ayrı bir güç kaynağına ihtiyacınız olacaktır.
Bir anda bütün bilgisayarların vazgeçilmez bir parçası haline gelen USB, elbetteki USB donanım ve yonga pazarını hareketlendirdi. Yüzlerce elektronik bileşen şirketi farklı özelliklerde ürünlerini satmaya çalışıyor. Bu konudaki en iyi kaynaklardan biri bir Alman danışmanlık şirketi IBH Doran olarak biliniyor.
USB yongalarını sınıflamak pek kolay değil, ancak kabaca üç sınıfta incelemek mümkün; PC içerisinde yer alan USB denetleyicileri, sadece USB iletişim işlemlerini gerçekleştiren ama işletmek için ayrı bir mikroişlemciye ihtiyaç duyan bileşenler ve bazı popüler mikroişlemci ya da mikrodenetleyicilere eklenmiş USB arabirim modülleri. Bu parçalardan başka bazı üretici şirketler Video ses ya da ağ ortamları için özelleşmiş USB destekli entegre devreler üretmektedirler.
UYUMLULUK
USB sponsor kuruluşları cihazların stansartlara uyumluluğunu sağlamak için bir dizi uyumluluk programları hazırlamışlardır. http://www.usb.org/developers/complian.html Ancak herhangi bir cihazın bu standartlara uyumsuzluğu durumunda şirketlere karşı yasal bir zorlama yapılmamaktadır. Standartlara uyan ürünler ise "Geliştiriciler Listesi"'ne girmekte bu da son kullanıcıya en azından ürünü almadan bir fikir vermektedir.
USB 2.0, FIREWIRE VE SONRASI
USB 2.0 geçen sene sonuna doğru tanıtıldı ve geçtiğimiz aylar içerisinde standartlaştırıldı. İlk tasarlandığında USB 1.0'dan on-yirmi kat daha hızlı olması süşünülüyordu ama sonuç 40 kat olup maksimum hız 480mbps'ye ulaştı. USB 2.0 sistmleri USB 1.0 cihazlarını çalıştırabilecek ama tersi mümkün olmayacak. Intel Developers Forum'da USB 2.0 özelliğine sahip tarayıcı ve yazıcılar ile gösteri yapıldı. Ancak USB 2.0'ın bu derece hızlı olması USB 1.0 ile aynı zamanlarda ortaya çıkan başka bir seri yol standardı FireWire'ın (IEEE 1394)tahtının sallanıp sallanmayacağı sorusunu akla getirdi. 400mbps hıza sahip Firewire cihazları daha çok yüksek kalite video, ağ, sabitdisk ve DVD gibi yüksek bant genişliği isteyen sistemler için uygun görülmüş ve nitekim özellikle Mac cihazları için çeşitli yan ürünler pazara çıkmıştı.
0 Yorum:
Yorum Gönder