USB (バス)

接続に使用するコネクタはUSBコネクタと呼ばれ、標準のものが二種類、ミニ型が三種類、合計で5種類が規定されている。

• 標準Aプラグ/レセプタブル
• 標準Bプラグ/レセプタブル
• ミニAプラグ/レセプタブル
• ミニBプラグ
• ミニABレセプタブル

標準コネクタであるAコネクタは約12mm×5mm角、デバイス専用のBコネクタは8mm角となっており、Aコネクタの形状や発想は、任天堂のゲームボーイの通信ケーブルを参考にしたと言われている。

USB A・Bコネクタ

USBには、次のバージョンがある。一つのネットワーク内で混在して利用できる。

• USB 1.0
• USB 1.1
• USB 2.0
• (USB 3.0) (仕様策定中)

USBはスター型接続のネットワークを形成する。

ひとつのホストコントローラ(パソコン)に対し、最大6分岐までのHUBを介して、1ネットワーク上に最大127台の装置(ターゲット)をツリー型に接続することが可能。

ケーブル長は最大5m。

あくまでも、USBホスト(パソコン)対各種周辺機器、という用途が想定されているため、通信は必ずホストを介して行ない、ターゲット同士で直接通信は配慮されていない(後からUSB On-The-Goが登場した)。

その代わり、通信制御の面倒な部分は全てホスト側で全て賄い、機器側は単純な構成で利用可能とし、コストを低く抑えられるようになっている。

伝送速度はUSB 1.1迄は最大12Mbpsで、ロー・スピード(1.5Mbps)とフル・スピード(12Mbps)がある。

2000(平成12)年4月に公開されたUSB 1.1の後継であるUSB 2.0仕様では速度が約40倍となるハイ・スピード(480Mbps)が追加され、帯域についてはIEEE 1394に対抗し得る規格となった。

USB 1.1およびUSB 2.0では、ケーブルあたり最大で+5V 500mAを供給する。

接続する装置ごとに形態の異なるコネクタを用意しなくてよく、コスト、スペースに関してメリットがある。

ホットプラグ(ダイナミックな抜き差し)を含むプラグアンドプレイに対応しており、取り扱いが比較的容易である。一台の周辺機器を複数のコンピュータで共用しやすい。

このため、当初はモデム、プリンタ、キーボード、マウスなどの比較的低速な機器で、かつ頻繁に抜き差しするような機器の接続に適しているとされた。

USB 2.0からは高速化もなされた。専用のプロトコルには及ばないものの、日常で使う程度であれば、ハードディスクなどの接続にも十分な帯域がある。

Windows 98やWindows 2000以降で標準サポートされている。

登場当初は出足が鈍く、普及が危ぶまれた(当時はIEEE 1394が本命と考えられたため)ものの、Windows 98やiMacで標準対応したため徐々に普及した。

USB 2.0で速度が高速になったことなどから更に普及、もはやパソコンには無くてはならないものとなった。

USBの信号線は4本で、信号ライン(緑D+、白D−)と電源ライン(赤VBUS、黒GND)がありコネクタも4ピンである。

ミニコネクタには更に1本、USB On-The-Goで使うID信号が追加されている。

信号線は差動(平衡)の半二重伝送である。但しEIA-232等と違うのは、物理層だけでなくその上位層も規定がされており、送信データは先頭にアドレスやエンドポイントの番号、最後にCRCを付けた、パケット単位での通信されるという点である。

信号レベルは、ロー・スピードとフル・スピードが、V_IHが2.0V以上、V_ILが0.8V以下であり、つまりTTLレベルである。

対してハイ・スピードではHが360mV以上(一般的には400mV以上にする)、Lが10mV以下となる。