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中の人のIYHにいたる顛末と購入レビュー。ときどき自宅システム構築備忘録。

USBのおべんきょう その1(自分用:各規格、速度についてまとめてみた)

どんどん進化するUSB。

登場したときは「外付けI/F新しいのが出てきたなー」と思っていましたが、

いろんな技術を取り込んで、カオスに進化しました。

GPD Pocketが採用するUSB-Cについて調べ始めると止まらなくなったため、

全3回(予定)にわたってUSBを1.0から自分用にまとめてみます。

多分既に同種のまとめが多数存在しそうですが、自分の勉強用としてまとめます。

 

内容に関しては私makoroが理解するためにまとめたもので、

内容の正当性については保証しません。

 

 

 

●はじめに

基本的にはWebの文章、USB-IFの公式文章を引用する形とする。

内容としては、

第1回:USBの各規格、速度について

第2回:USB-Cについて

第3回:USB経由での給電について

の3回。USB-Cと給電は個別にまとめないといけないほど奥が深い。

 

●USB各世代の名称、各世代での通信速度について

以下より抜粋。

ユニバーサル・シリアル・バス - Wikipedia

 

  • USB1.0/1.1:Low Speed:1.5Mbps
  • USB1.0/1.1:Full Speed:12Mbps
  • USB2.0 High Speed:480Mbps
  • USB3.0 Super Speed:5Gbps
  • USB3.1 Super Speed+:5Gbps(Gen1)、10Gbps(Gen2)
  • Wireless USB 480Mbps(3m)、110Mbps(10m)、MB-OFDM変調による無線通信

 

USB3.1と一口に言っても、Gen1はUSB3.0と同じ5Gbpsの模様。

説明書等にGenが書いていない場合、要調査。

※USB1.0とUSB1.1は電源仕様以外は同一のようなので、

以降はUSB1.xと表記します。

 

 

●USBのホストコントローラの仕様

PC向けを列挙。こちらも以下より抜粋。

ユニバーサル・シリアル・バス - Wikipedia

USB3.1配下記事中にあるものを抜粋

GIGABYTEに聞く、 Skylakeマザーの新機能と「Intel製」USB 3.1コントローラの優位性 - AKIBA PC Hotline!

blog.livedoor.jp

ホストコントローラはUSB規格の中では扱われておらず、

便宜的に各開発者が名称を決定している?

 

また、基本的に上位互換のため、USB3.0/3.1にUSB2.0/1.xを挿しても動作する(ハズ)

 

●USBコネクタの形状について

コネクタは3種類に分類される(A/B/C)

Mini/Microコネクタはそれぞれ接頭語を付けて表す

(例:MicroBコネクタ)

USB1.x/2.0では4ピン、USB3.0では+5ピンが追加。

追加されたピンは

・StaA_SSRX-/+:SuperSpeed受信(差動(ディファレンシャル)受信)

・GND_DRAIN:グランド(Ground for signal return)と表記あり

・StdA_SSTX-/+:SuperSpeed送信(差動(ディファレンシャル)送信)

参考:USB3.1 Specifications1.0 5.3.1.3 Pin Assignments and Description

 

・Aタイプ:ホスト側コネクタ(PC側、コントローラ側、Upstrream側)

 

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Standard-Aプラグ、Standard-Aレセプタクルの寸法図

 

・Bタイプ:デバイスコネクタ(Downstream側)

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Standard-Bプラグ、StandardB-レセプタクル寸法図

 

・Cタイプ:ホスト/デバイス共通、裏表なし(どちら側でも差し込める)

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     Cプラグ寸法図

 

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     Cレセプタクル寸法図

 

なお、USB-CにはUSB2.0プロトコルのみをサポートしたケーブルが存在するが、

このケーブルのためのCプラグも規定されている

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USB1.x/2.0にはそれぞれのコネクタに対して、Standard、Mini、Microがある。

USB3.0に関してはStandard、Microのみ。MicroはB、もしくはAB共用のコネクタ(MicroAB)の規定となる

USB3.1仕様にminiBが仕様として見当たらず)

 

・mini-Bプラグ/レセプタクル(USB2.0)

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・MicroAプラグ/ABレセプタクル(USB2.0)

ABレセプタクル:MicroA/MicroB双方のプラグを接続することができるレセプタクル。

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・MiroBプラグ/レセプタクル(USB2.0)

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・MicroAプラグ/ABレセプタクル(USB3.0)

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 ・MicroBプラグ/Bレセプタクル(USB3.0)

 

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参考(寸法図引用元):

USB3.1 Specifications 1.0 Section「5.3 Connector Mating Interfaces」

 Figure 5-1,5-4,5-9,5-10,5-12

・USB Type-C Specification Release 1.2

 Figure 3-1,3-3,3-9

・USB 2.0 Specification Engineering Change Notice (ECN) #1: Mini-B connector

 Figure6-11

Universal Serial Bus Micro-USB Cables and Connectors Specification Rev1.01

 Figure 4-6,

 

 

●その他

・USB On-the-Go(USB OTG)

USB On-The-Go - Wikipedia

USBデバイス同士 を相互に接続する規格。

マルチロールデバイスというホストにもデバイスにもなれる機器があり、

USB OTG動作時にはホスト/デバイスの動的な切り替えが行われる。

PCと接続時は基本的にデバイスとしての動作、

バイスとの接続時には基本的にホストとして振る舞う。

 対応デバイススマートフォン、カメラ等多数。 

 

●参考URL


・USB Specifications

USB.org - Documents

Universal Serial Bus 3.1Specification Revision 1.0 July 26, 2013

(文中ではUSB3.1 Specification 1.0と表記)

Universal Serial Bus Specification Revision 2.0 April 27, 2000

(文中ではUSB Specification 2.0と表記)

 

●まとめ

・USBの進化とともにとんでもなく高速化(1.1Low Speed→USB3.1 Gen2で6666倍)

USB3.1はGen1/2で速度が違うので注意

・Type-Cで表裏どちらでも差し込める革新がもたらされる

 

速度や規格だけをまとめるとこれくらい。

次回以降のUSB Type-CやPDに比べると、まだすっきりと理解できる。

 

第2弾はこち

 

makoro.hatenablog.jp