De USB-poort in uw pc viert dit jaar zijn twintigste verjaardag. Dat wil helemaal niet zeggen dat de bekende en handige USB-poort niet veranderd is. Het uiterlijk is weliswaar niet veranderd, een USB-device van twintig jaar geleden past fysiek nog steeds in de USB-poort van vandaag. In de IT-wereld is dit best bijzonder, want welke standaard houdt het zo lang uit?
De USB-specificaties zijn met de tijd mee gegaan. Van de eerste USB 1.0-specs uit 1996 zijn we in 2013 geëvolueerd naar USB 3.1. De verschillen tussen de USB-versies zit hem vooral in de datasnelheid die de poort kan verwerken. De eerste USB-standaard begon bij 1,5Mbit/s en de USB3.1 standaard poogt tot 10 Gbit/s aan data te kunnen afhandelen. Dat is een versnelling van ruim 10.000 keer in 20 jaar tijd. Maar het is toch allemaal wat minder simpel dan het lijkt en zoals bij alle standaarden is het niet helemaal standaard.
USB Type-A
Afbeelding 1 toont de meest gebruikt USB-aansluiting, de USB type-A poort genoemd. We vinden deze op alle desktop, laptops, op veel tablets, op TV’s, op audiosystemen, op elektronische muziekinstrumenten en meer. Het is ook de defacto standaard voor allerlei dongles (Bluetooth, Wifi, audio e.d.) en voor muizen, toetsenborden, webcams, USB-sticks en USB-drives en andere randapparaten. USB heeft de parallelle poort en de seriële poort van vroeger helemaal vervangen en is gebleken erg robuust te zijn en bovendien hot-pluggable. Maar ook de warboel aan propietary opladers voor allerlei devices, is vervangen door USB-opladers. Veel apparaten zijn op te laden met een USB-lader, er zijn zelfs inbouwcontactdozen met enkele USB type-A poorten (afbeelding 2). Moderne pc’s hebben vaak enkele USB 2.0 en enkele snelle USB 3.0- of 3.1-poorten. De snelle USB-poorten herken je gemakkelijk aan een blauw gekleurde ingang. Ook sommige USB-sticks gebruiken de blauwe kleur om de snelheid te tonen (afbeelding 3).
Architectuur
USB gebruikt een architectuur die asymmetrisch is en bestaat uit een host (de master) die één of meer USB host controllers gebruikt. Elke host controller is voorzien van één of meer USB-poorten. Daarop worden als sternetwerk USB-apparaten aangesloten (de slaves). Elke pc fungeert in deze als host. In dit netwerk kunt u gebruik maken van één of meer USB hubs om extra aansluitingen mogelijk te maken. De interne hub aangesloten op een host wordt de root-hub genoemd. Het protocol is bidirectioneel, er gaat data van en naar een USB-device en van en naar een host. Maar stroom mag maar één kant op: van de host naar het device. Om problemen te voorkomen (opblazen van devices of de host) is een USB-kabel aan de zijde van het device voorzien van een andere plug. De USB type-B plug (en poort) van afbeelding 4 zien we veel in printers. De USB type-A zijde levert stroom aan de USB type-B zijde. De master-slave relatie van USB is niet altijd geschikt. Immers soms zijn er twee slaves die met elkaar moeten communiceren, bijvoorbeeld een fotocamera met een smartphone. Hiervoor is USB On-The-Go bedacht. Deze aanvullende standaard heeft niet zozeer met stekkers en poorten te maken, maar met het communicatieprotocol.
Mini en Micro
Omdat de Type-A poorten door hun dikte veel ruimte vereisen, die zeker op mobiele devices niet beschikbaar is, zijn de USB Mini-A en de USB Mini-B aansluiting ontwikkeld (zie afbeelding 5). De USB Mini-standaard wordt steeds minder gebruikt, omdat er een nog dunnere variant is: de USB Micro-A en Micro-B (zie eveneens afbeelding 6). Er is ook een USB 3.0 Micro-B aansluiting bedacht (zie afbeelding 7). Deze komen we bijvoorbeeld tegen op externe USB-drives. De aansluiting bestaat uit een standaard USB micro-plug met een extra aansluiting ernaast. Deze is ontwikkeld om een USB 3.0 Micro-A host compatibel te maken met USB 2.0 Micro-B aansluitkabels.
USB Type-C
We bevinden ons op een belangrijk moment in de USB-geschiedenis: de opkomst van USB Type-C, die vaak wordt aangeduid met USB-C. De USB-C poort en stekker zien er anders uit (afbeelding 8). Een belangrijk verschil is dat het niet eer uitmaakt hoe je de stekker in de poort stopt en dat zowel de master als de slave (de devices) dezelfde poorten kunnen gebruiken. Dat is handiger en gebruikersvriendelijker. Maar het voornaamste verschil is de ondersteuning voor zogenaamde ‘alternatieve modes’ en hoge snelheden. Hiermee kunnen HDMI-, DisplayPort- of Thunderbolt-devices worden aangesloten op de Type-C-poort of kunnen hongerige devices (zoals laptops) worden opgeladen met een USB-adapter. Volwaardige USB-C naar USB-C kabels zijn actief, dat wil zeggen dat ze elektronica bevatten (een chip met ID-functionaliteit). De USB-C standaard bestaat sinds 2014 en wordt nu stilaan geadopteerd door fabrikanten. De Macbook van Apple heeft bijvoorbeeld een USB-C poort, fabrikanten voorzien hun systemen stilaan van USB-C en u kunt al allerlei USB-C-kabels en UCB-C-adapters kopen (bijvoorbeeld USB-C-naar-HDMI of USB-C naar USB Type-A). Sinds vorig jaar is ook de eerste USB-C-stick te koop. USB-C verandert namelijk niet het protocol en is compatibel, alleen de aansluiting en de mogelijkheden zijn anders.
Tot slot
USB-C gaat de wereld veranderen, dat is zeker. We krijgen USB-C poorten op alle systemen en devices, die op elkaar aan te sluiten zijn met dezelfde kabel! Maar gezien de tientallen miljarden ‘oude’ USB-poorten en -devices die in gebruik zijn, zal dit zeer geleidelijk aan gebeuren en nog vele jaren duren. Wilt u zich verdiepen in de wondere wereld van de USB-standaard, kijk dan eens op usb.org.