Universal Serial Bus — Änderungen 7282 → 7288

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== Elektrische Hintergründe ==

{{ExtImg|Link=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/a/a7/Usb_kabel_beschriftet.jpg|Text=Aufgeschnittenes USB-Kabel, Einzelkabel beschriftet|Toplink=http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Usb_kabel_beschriftet.jpg&filetimestamp=20080530215106}}

{{ExtImg|Link=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/67/USB.svg/200px-USB.svg.png|Text=Kontakte von USB-A- und -B-Steckern|Toplink=http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:USB.svg&filetimestamp=20090406174048}}

Schneidet man ein USB-Kabel wie z. B. ein altes Handykabel auf, so wird man darin vier weitere Kabel entdecken, meist sind sie rot, schwarz, grün und weiß. Diese Farben stehen für die jeweilige Bedeutung:

{| {{Prettytable}}

! Farbe !! Name !! Bedeutung

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Sobald man jetzt das USB-Kabel einsteckt, sollte die LED leuchten (hoffentlich nicht rauchen und stinken) und nach kurzer Zeit leicht blinken  in diesem Moment treibt der Hub die D+-Leitung (oder D-) auf 0. Bei Datenübertragungen ist dieser Zeitraum allerdings extrem kurz, sodass es sich dabei vermutlich um einen Reset mit SE0 handelt. Zusätzlich könnte man auch einen Lautsprecher statt der LED anschließen, dann sollte sich ein leichtes Summen einstellen. Dies zeigt an, dass Daten gesendet werden (bzw. nicht wirklich Daten, aber schon diese nicht-wirklich-Daten werden so oft gesendet (1 kHz), dass es für ein Summen reicht). Bei jedem Reset sollte der Lautsprecher knacken.

== Spezielle Ereignisse ==

=== Reset ===

Für den gesamten USB steht praktisch nur eine einzige Datenleitung zur Verfügung. Deshalb muss jedes Gerät eine eindeutige Adresse erhalten, um die für es bestimmten Daten erkennen zu können, diese Adresse liegt im Bereich von 1 bis 127. Allerdings gibt es ein Problem: Wenn ein Gerät neu an den USB angeschlossen wird, müsste es bereits eine eindeutige Adresse haben, damit der Host damit kommunizieren kann. Diese Adresse wäre dem Host aber unbekannt und somit wäre keine Kommunikation möglich. Also hat man eine ganz bestimmte Adresse festgelgt, die USB-Geräte annehmen müssen, wenn sie noch nicht anders konfiguriert werden, und diese Adresse ist 0.

Nun gibt es aber weitere Fälle, in denen eine USB-Adresse nicht bekannt ist. So zum Beispiel, wenn das BIOS die USB-Geräte initialisiert und ihnen dabei schon eine neue Adresse zugewiesen hat. Diese Geräte müssen also irgendwie auf eine bekannte Adresse und vor allem in einen bekannten Zustand zurückgesetzt werden (denn das BIOS kann diese Geräte ja bereits verwendet und dafür konfiguriert haben). Natürlich könnte man den Benutzer anweisen, alle USB-Geräte in diesem Moment abzuziehen und neu anzustecken, doch das wäre wohl ziemlich nervig. Also gibt es dafür eine spezielle USB-Funktion, den Reset.

Das Resetsignal wird ausgeführt, indem beide Datenleitungen auf unter 0,3 V gezogen werden, es wird also ein SE0 auf dem USB getrieben. Sobald dieses Signal beendet wurde, befindet sich das entsprechende Gerät im Defaultzustand, das heißt, es ist nicht konfiguriert, befindet sich nicht im Suspendmodus und antwortet auf die USB-Adresse 0. Bei Hub-Ports muss der SE0-Zustand mindestens 10 ms getrieben werden, an Rootports sind 50 vorgeschrieben. Ein Reset muss von einem USB-Gerät in so gut wie jedem Zustand ausgeführt werden können (ich kenne keine Ausnahme).

Für High-Speed-Geräte hat der Reset noch eine weitere Bedeutung: Das Gerät gibt sich hier als solches zu erkennen und ermittelt, ob der Hub ebenfalls im High-Speed-Modus arbeitet. Dies geschieht folgendermaßen:

* Zuerst erkennt das Gerät den SE0-Zustand und begibt sich in den Full-Speed-Modus (falls es gerade als High-Speed-Gerät operiert).

* Jetzt wird ein sogenannter K-Chirp ausgeführt, das heißt, das Gerät treibt ein High-Speed-Signal in D-. Wenn der Hub dies nicht erkennt, bleibt eine Antwort aus und D+ und D- bleiben auf SE0. Das Gerät bleibt im Full-Speed-Modus und wartet das Ende des Resets ab.

* Befindet sich der Hub auch im High-Speed-Modus, dann treibt er abwechselnd K- und J-Chirps auf dem Bus (J-Chirp: D+ alterniert schnell), jede Sequenz dauert ca. 50 µs. Diese Chirps halten bis 100  500 µs vor Ende des Resets an, damit das Gerät nicht in den Suspendmodus wechselt.

* Sobald das USB-Gerät diese abwechselnden Chirps erkennt, muss es den Pull-Up-Widerstand an D+ entfernen und sich in den High-Speed-Modus begeben.

=== Suspend ===

Der Suspendmodus ist ein Energiesparmodus. Ein USB-Gerät muss sich nach 3 ms Idle-Zustand (also J) in diesen Modus begeben. Dort muss es dann nach insgesamt 10 ms angelangt sein. Währenddessen darf es nur eine extrem geringe Menge an Strom verbrauchen (500 µA oder nach besonderer Freigabe 2,5 mA). Außerdem reagiert es nur auf Reset- und Resume-Signale. Letzteres dient dazu, das Gerät aus dem Suspendmodus aufzuwecken. Dies geschieht, indem für 20 ms ein K-Zustand getrieben wird. Danach hat jedes Gerät noch 10 ms Zeit, wieder in den Normalzustand zurückzukehren (allerdings müsste es sofort wieder in den Suspendmodus wechseln, wenn während dieser 10 ms mindestens 3 ms Idle-Zustand auftreten).

==== Remote Wakeup ====

Einige Geräte, wie z. B. Tastaturen oder Mäuse, können auch eigenmächtig ein Resumesignal treiben (beispielsweise bei Tastendruck oder bei einer Mausbewegung), dies wird Remote Wakeup genannt. In diesem Fall wird das Signal an den Host weitergeleitet, der dann entscheidet, welche Geräte tatsächlich aufgeweckt werden sollen.

== Links ==

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 == Elektrische Hintergründe ==
+{{ExtImg|Link=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/a/a7/Usb_kabel_beschriftet.jpg|Text=Aufgeschnittenes USB-Kabel, Einzelkabel beschriftet|Toplink=http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Usb_kabel_beschriftet.jpg&filetimestamp=20080530215106}}
+{{ExtImg|Link=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/67/USB.svg/200px-USB.svg.png|Text=Kontakte von USB-A- und -B-Steckern|Toplink=http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:USB.svg&filetimestamp=20090406174048}}
 Schneidet man ein USB-Kabel wie z.&nbsp;B. ein altes Handykabel auf, so wird man darin vier weitere Kabel entdecken, meist sind sie rot, schwarz, grün und weiß. Diese Farben stehen für die jeweilige Bedeutung:
 {| {{Prettytable}}
 ! Farbe !! Name !! Bedeutung
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 Sobald man jetzt das USB-Kabel einsteckt, sollte die LED leuchten (hoffentlich nicht rauchen und stinken) und nach kurzer Zeit leicht blinken &#150; in diesem Moment treibt der Hub die D+-Leitung (oder D-) auf 0. Bei Datenübertragungen ist dieser Zeitraum allerdings extrem kurz, sodass es sich dabei vermutlich um einen Reset mit SE0 handelt. Zusätzlich könnte man auch einen Lautsprecher statt der LED anschließen, dann sollte sich ein leichtes Summen einstellen. Dies zeigt an, dass Daten gesendet werden (bzw. nicht wirklich Daten, aber schon diese nicht-wirklich-Daten werden so oft gesendet (1 kHz), dass es für ein Summen reicht). Bei jedem Reset sollte der Lautsprecher knacken.
+== Spezielle Ereignisse ==
+=== Reset ===
+Für den gesamten USB steht praktisch nur eine einzige Datenleitung zur Verfügung. Deshalb muss jedes Gerät eine eindeutige Adresse erhalten, um die für es bestimmten Daten erkennen zu können, diese Adresse liegt im Bereich von 1 bis 127. Allerdings gibt es ein Problem: Wenn ein Gerät neu an den USB angeschlossen wird, müsste es bereits eine eindeutige Adresse haben, damit der Host damit kommunizieren kann. Diese Adresse wäre dem Host aber unbekannt und somit wäre keine Kommunikation möglich. Also hat man eine ganz bestimmte Adresse festgelgt, die USB-Geräte annehmen müssen, wenn sie noch nicht anders konfiguriert werden, und diese Adresse ist 0.
+Nun gibt es aber weitere Fälle, in denen eine USB-Adresse nicht bekannt ist. So zum Beispiel, wenn das BIOS die USB-Geräte initialisiert und ihnen dabei schon eine neue Adresse zugewiesen hat. Diese Geräte müssen also irgendwie auf eine bekannte Adresse und vor allem in einen bekannten Zustand zurückgesetzt werden (denn das BIOS kann diese Geräte ja bereits verwendet und dafür konfiguriert haben). Natürlich könnte man den Benutzer anweisen, alle USB-Geräte in diesem Moment abzuziehen und neu anzustecken, doch das wäre wohl ziemlich nervig. Also gibt es dafür eine spezielle USB-Funktion, den Reset.
+Das Resetsignal wird ausgeführt, indem beide Datenleitungen auf unter 0,3&nbsp;V gezogen werden, es wird also ein SE0 auf dem USB getrieben. Sobald dieses Signal beendet wurde, befindet sich das entsprechende Gerät im Defaultzustand, das heißt, es ist nicht konfiguriert, befindet sich nicht im Suspendmodus und antwortet auf die USB-Adresse 0. Bei Hub-Ports muss der SE0-Zustand mindestens 10&nbsp;ms getrieben werden, an Rootports sind 50 vorgeschrieben. Ein Reset muss von einem USB-Gerät in so gut wie jedem Zustand ausgeführt werden können (ich kenne keine Ausnahme).
+Für High-Speed-Geräte hat der Reset noch eine weitere Bedeutung: Das Gerät gibt sich hier als solches zu erkennen und ermittelt, ob der Hub ebenfalls im High-Speed-Modus arbeitet. Dies geschieht folgendermaßen:
+* Zuerst erkennt das Gerät den SE0-Zustand und begibt sich in den Full-Speed-Modus (falls es gerade als High-Speed-Gerät operiert).
+* Jetzt wird ein sogenannter K-Chirp ausgeführt, das heißt, das Gerät treibt ein High-Speed-Signal in D-. Wenn der Hub dies nicht erkennt, bleibt eine Antwort aus und D+ und D- bleiben auf SE0. Das Gerät bleibt im Full-Speed-Modus und wartet das Ende des Resets ab.
+* Befindet sich der Hub auch im High-Speed-Modus, dann treibt er abwechselnd K- und J-Chirps auf dem Bus (J-Chirp: D+ alterniert schnell), jede Sequenz dauert ca. 50&nbsp;µs. Diese Chirps halten bis 100&nbsp;&#150;&nbsp;500&nbsp;µs vor Ende des Resets an, damit das Gerät nicht in den Suspendmodus wechselt.
+* Sobald das USB-Gerät diese abwechselnden Chirps erkennt, muss es den Pull-Up-Widerstand an D+ entfernen und sich in den High-Speed-Modus begeben.
+=== Suspend ===
+Der Suspendmodus ist ein Energiesparmodus. Ein USB-Gerät muss sich nach 3&nbsp;ms Idle-Zustand (also J) in diesen Modus begeben. Dort muss es dann nach insgesamt 10&nbsp;ms angelangt sein. Währenddessen darf es nur eine extrem geringe Menge an Strom verbrauchen (500&nbsp;µA oder nach besonderer Freigabe 2,5&nbsp;mA). Außerdem reagiert es nur auf Reset- und Resume-Signale. Letzteres dient dazu, das Gerät aus dem Suspendmodus aufzuwecken. Dies geschieht, indem für 20&nbsp;ms ein K-Zustand getrieben wird. Danach hat jedes Gerät noch 10&nbsp;ms Zeit, wieder in den Normalzustand zurückzukehren (allerdings müsste es sofort wieder in den Suspendmodus wechseln, wenn während dieser 10&nbsp;ms mindestens 3&nbsp;ms Idle-Zustand auftreten).
+==== Remote Wakeup ====
+Einige Geräte, wie z.&nbsp;B. Tastaturen oder Mäuse, können auch eigenmächtig ein Resumesignal treiben (beispielsweise bei Tastendruck oder bei einer Mausbewegung), dies wird Remote Wakeup genannt. In diesem Fall wird das Signal an den Host weitergeleitet, der dann entscheidet, welche Geräte tatsächlich aufgeweckt werden sollen.
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