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20 DESIGN&ELEKTRONIK 07 2020 Glossar Alternate mode Verwendung von USB-Leitungen für die Übertragung anderer Signale z B Video in deren eigenem Format also nicht in USBPaketen Daisy Chain Die Signale werden durch das Gerät durchgeschleift stehen am Ausgang wieder zur Verfügung Downlink Übertragungsrichtung vom Host zum Gerät siehe »Uplink« Enumeration Abfrage des Busses nach vorhandenen Teilnehmern und Klassifikation derselben Halbduplex Übertragung in zwei Richtungen von denen immer nur eine aktiv sein kann Beispiel Sprechfunk Lane zwei elektrisch einander zugeordnete Leitungen die ein Signal differenziell übertragen Tunnel »Verpacken« von Signalen in ein anderes Format hier z B DisplayPort oder PCIe in USB-Pakete Uplink Übertragungsrichtung vom Gerät zum Host siehe »Downlink« USB-IF USB Implementers Forum www USB org Zusammenschluss von Firmen die die Spezifikation des USB-Standards koordinieren um den Stecker wenden zu können Die Reserve-Lanes konnten für alternative Modi z B DisplayPort-Videosignale verwendet werden Diese Funktion wird von USB TypeC in zwei Stufen genutzt Im ersten Schritt werden zwei Lanes zur Übertragung alternativer Daten verwendet In der zweiten Stufe werden alle SuperSpeed-Lanes für DisplayPort-Daten umgewidmet sodass sehr hochauflösende Displays angeschlossen werden können USB 2 0 1 1 bleibt weiterhin verfügbar da es auf getrennten Leitungen läuft Neben den neuen Funktionen bietet USB 4 eine neue Datenrate von 40 Gb s die die mit USB 3 2 verfügbare Datenrate verdoppelt wobei jede der zwei Lanes 20 Gbps überträgt Bild 3 Die maximal erlaubte Kabellänge hat sich nochmals reduziert Während die Kabellänge bei USB 1 1 2 0 hauptsächlich unter Zeitbeschränkungen litt die maximale Zeit bis zum Rückempfang der Antwort beim Host mussten die späteren Generationen mit den Eigenschaften von realen Kabeln und realen Steckern zurechtkommen Ab USB 3 wird die Qualität der elektrischen Signale während der Enumeration überprüft und die Sender wenden eine Vorverzerrung und Entzerrung an Das bedeutet dass das Signal am Sender absichtlich verzerrt wird um am Empfänger ein noch gutes Signal zu erhalten Es liegt auf der Hand dass ein »gutes« Kabel mit konstanter und angepasster Impedanz geringen Verlusten und geringer Kapazität eine größere Entfernung zulässt Dennoch arbeitet die Gen 1 5 Gb s bis 3 m die Gen 2 10 Gb s bis 1 m zuverlässig 20 Gbps können über 0 5 m erreicht werden Distanzen insbesondere bei 20 Gb s können durch den Einsatz eines aktiven Kabels das Re-Clocker und adaptive Equalizer einsetzt verlängert werden ■ Ein Kabel viele Geräte USB 4 kombiniert höchste Bandbreite mit größter Vielseitigkeit für Peripheriegeräte und wurde auf der Grundlage der Erfahrungen mit früheren USB-Generationen und der Thunderbolt-Technologie spezifiziert Durch die Verwendung von zwei parallelen Lanes und die Verdoppelung der Datenrate auf jeder Lane wurde die Gesamtdatenkapazität auf 40 Gb s erhöht wodurch der Anschluss mehrerer Peripheriegeräte mit Hochgeschwindigkeits-USB DisplayPortGrafiken PCIe-Lade-Speicherfunktionen oder sogar Hostzu-Host-Verbindungen möglich wird Die USB-Stromversorgung ermöglicht ein bidirektionales Laden oder eine Stromversorgung zwischen Host und Gerät Die Stecker und Kabel des USB Typ-Csind zukunftssicher und durch die Wendefunktion einfach handhabbar Das Thunderbolt-3-Protokoll bietet Kompatibilität zu einer noch größeren Bandbreite an Peripheriegeräten und die skalierbare nicht nur wählbare Bandbreite für Grafik und Daten macht die Schnittstelle flexibel und vielseitig USB 4 ist eine echte Einkabellösung für viele stationäre und mobile Geräte jk Bild 3 USB-Features im Überblick www designelektronik de Embedded-Computing Connectivity