USB (Universal Serial Bus)

USB は、様々な機器を接続するためのインターフェース規格です。

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特徴としては以下の通り。

  • 高速な serial 転送
    USB は 4 本の導線を用い、その内 2 本をデータ転送用として使用します。
    昔は parallel 転送の方がデータ転送が速かったのですが「ケーブル・シールドに掛かるコスト」や「複数線によるノイズ対策に掛かるコスト」の関係上、現在では serial 転送の方が優位とされています。
  • Host Controller を頂点とした階層スター型
    USB は、1 つの Host Controller を頂点として USB 機器*1を接続する階層スター型を採用しています。
    USB は、Host Controller が USB 機器全ての管理を行います。よって Host Controller が必ず存在し、Host Controller を介さないと USB 機器の制御・通信を行うことが出来ません。Host Controller が全ての制御を取り仕切るため、USB 機器は複雑な Bus 管理を行わなくて済み、回路が簡易となりコスト面で優位とされています。反面、Host Controller が無ければ USB 機器が使用できない欠点もあります。一長一短がありますが Host の種類がほぼ固定されるため、Host を必要としない IEEE1394 等と比べると機器間の物理的な互換性において USB は優位では無いかと私は考えています。
    近年、組み込み機器等で Host が無い場合でも USB 機器同士で通信したいという要望が出ており、これを解決するために新たに USB On-The-Go(OTG) という規格が採用されています。
  • Plug and Play 機能
    USB では機器の接続を検知することが出来、また OS は、接続した機器に合ったドライバを自動的に読み込むことが出来ます。
    また、PC 動作時においても USB 機器を HotPlug (活線挿抜) 出来ることを保障しています。
  • 様々なデータ転送速度*2
    USB は、用途に合わせて様々な転送速度(Hi-Speed(480Mbps), Full Speed(12Mbps), Low Speed)を選択することが出来ます。
    一般的には Mouse/Keyboard などの比較的低速な機器は Low-Speed(最大 1.5Mbps)、転送速度の必要な機器は Full-Speed(最大 12Mbps) が使用されています。USB 1.1 の仕様では、Full Speed による転送速度の 12Mbps が最大速度でしたが、USB 2.0 では新たに Hi-Speed による転送速度の 480Mbps が最大速度となりました。
  • 様々なデータ転送方式*3
    USB は、用途に合わせて様々な転送方式(Control, Interrupt, Bulk, Isochronous)が用意されています。
    また Isochronous 転送を除いた転送方式では、データの正当性をチェックする仕組みが組み込まれています。
  • Bus Power
    USB は、USB 機器によっては USB ケーブルから USB 機器に電源を供給することが可能です。
    この機能により USB 機器は新たに電源ケーブルを接続することなく動作することが可能になります。ただし、供給できる電源は「500mA まで」と決められています。Bus から電源を供給して動作することを「Bus Powered」と言い、自ら電源供給を行って動作していることを「Self Powered」と言います。
  • 一般に公開された仕様
    USB の仕様は一般に広く公開しており新たにライセンス契約を結ぶことなく自由に使用することが出来ます。
    USB の仕様は USB-IF という非営利団体が管理・規定を行っています。仕様書はこの USB-IF を通じて入手することが可能です。他のバス仕様と比べ、USB が安定した仕様なのは USB-IF の活動のお陰だと思っています。
    USB-IF では USB の互換性を高めるため、USB 仕様と適合しているか compliance test を行っています。「CERTIFIED」USB ロゴは、USB-IF の認証テストを合格した USB 機器のみに使用することが出来ます。compliance test に合格していなくても USB 機器・ケーブルを販売することは問題ありませんが、USB の高い信頼性を得たいのならば「CERTIFIED」USB ロゴの付いた製品を選んだ方が良いでしょう。

関連情報

用語

USB 年表

News



*1 最大 127 台
*2 Hi-Speed, Full Speed, Low Speed
*3 Control, Interrupt, Bulk, Isochronous

Last-modified: 2007.08.26 (日) 12:17:45 (3739d)