USBプロトコル解析システム


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USBプロトコルアナライザ/エキササイザ

機種名 対応規格 内容
Voyager M310C USB 3.1 プロトコルアナライザ / エキササイザ
Voyager M3x USB 3.0 プロトコルアナライザ / エキササイザ
Voyager M3x USB 2.0 プロトコルアナライザ / エキササイザ
Advisor T3 USB 3.0
Pro / Standard / Basic
USB 3.0 プロトコルアナライザ
Advisor T3 USB 2.0
Pro / Standard

USB 2.0 プロトコルアナライザ
*Advisor T3 USB 3.0へアップグレード可能
Mercury T2
Advanced / Standard
USB 2.0 プロトコルアナライザ
Mercury T2C
Advanced / Standard
USB 2.0
Power delivery 2.0/3.0
Type-Cコネクタ搭載プロトコルアナライザ



 


USB の概要

USB(Universal Serial Bus)はシリアル通信インタフェース規格であり、コンピュータと周辺機器とを接続できるようにし、また、家電製品とも容易に接続できるようにする業界標準規格です。 

コンピュータと周辺機器とを接続するためにハードウェアの構成を変更したり、追加のボードを挿入したりして設定を変更するような作業を必要としない通信インタフェース規格として、USB1.0仕様が1996年1月に公開されました。 USB 1.0仕様は1.5 Mbit/s 転送速度のLow Speed と12 Mbit/s のFull Speed の2種類のデータ転送速度を定義しました。 続いて1998年9月に新しい転送方式(インタラプトOUT)を追加したUSB1.1が公開されています。 当時は、12 Mbps データ転送は高速デバイスであるディスク・デバイスなどに用いられ、それよりも低い転送速度の1.5 Mbps はジョイスティックやキーボードなどのヒューマンインタフェース機器に主に採用されていました。 USB2.0仕様は2000年4月に公開され、2001年末には480 Mbit/s 転送速度のHigh Speed が定義されました。High Speed 通信はデジタルメディアを媒体とするデジカメ、音楽プレイヤー、外部ストレージ、スマートフォンなどに利用されています。 そして2008年11月には5 Gbit/s のSuperSpeed を定義したUSB3.0が発表されました。 USB2.0と比較して大きなサイズのファイルを取り扱ったり広帯域を要求するようなアプリケーションに対して高性能なトポロジ接続を提供します。 また、転送速度以外にもバスパワーによってデバイスが使用することのできる電流が増加(500mAから900mA)したり、より省電力を実現するプロトコルを定義しています。 SuperSpeed USB はUSB2.0に上位互換であり、USB2.0から3.0へのスムースなインターフェースの移行を目指しています。 

今日、USB はパーソナルコンピュータへ容易な接続性を可能にする、高速、双方向、低価格なシリアルインタフェースとして普及しています。 USB はホストに接続されるデバイスが自動的に認識され適切なドライバがインストールされるため、ユーザーはUSB 機器を容易に使用することができます。 この機能では過去のデバイスとの互換性維持やホットプラグ機能の維持が実現されており、今やUSB は様々な家電製品やパソコンとその周辺装置の業界標準規格インタフェースとして採用されています。 

NEC/Renesas はUSB3.0ホストコントローラを発表(2009年5月18日)した最初のチップベンダーです。 USB3.0が機能する最初のパソコン用マザーボードはAsus とGigabyte 社(台湾)から2009年後半に発表されました。 2010年6月頃までには沢山のSuperSpeed デバイスがベンダーから出荷されています。 それ以降もさらに多くの広帯域用途のアプリケーションに特化したUSB3.0対応商品の出現が期待されています。

なぜUSB なのでしょうか? 

キーボードやマウスなどのコンピュータ周辺機器に低価格の接続インタフェースを提供する必然性から1995年にUSB が考案され、その後USB は着実に、コンピュータだけでなく家電商品にも採用されるもっともポピュラーなインタフェースとして普及しました。 USB は次のような理由からさらに普及を続けることになるでしょう。 

  • データ転送速度は様々なアプリケーションに最適であるから
  • 成熟し、実績が証明された技術であるから
  • 下位互換性があり低価格であるから
  • プラグ・アンド・プレイ動作であるから

USB のその普及度に証明されるように、これまでにいくつかのUSB 拡張技術が紹介されてきました。 その一つがUSB On-The-Go(OTG)です。 この拡張技術はポータブルコンピューティングデバイス(携帯電話やデジタルカメラなど)に他のUSB デバイスを、ホストもしくは周辺装置として接続させることができるような機能です。 OTG はUSB を搭載した膨大な数のデバイスに対してその向上した相互接続性を提供します。 

さらに現在では多くのUSB デバイスクラスが用意され、健康管理システムから高画質ビデオシステムに至るまでの多くのアプリケーションに対応しています。 Mass storage はあらゆる様式のデジタルメディアを含む、最もポピュラーなUSB アプリケーションの一つです。 さらにT10 committee はUSB Attached SCSI(UAS) protocol の仕様を策定しました。 この仕様は既存のmass storage protocol にコマンドキューイングやストリームIO を加え、一層の性能向上を実現しました。 
また、特に興味深いのはバッテリー充電に関する新たな仕様です。 これはUSB デバイスが家庭用コンセントもしくはパソコンに接続した際に、その電流供給を受けながらバッテリーを充電するための基本的なメカニズムを定義するものです。 従来のデータ送受信アプリケーションに加えて、この様なバッテリー充電仕様はUSB のさらなる普及を促進するものです。 

USB アーキテクチャ 

USB 規格が登場して以降しばらくは、ホストコンピュータと周辺機器を接続するための多くの機能はホスト側において実現されていました。 OTG 仕様はオプションのpeer-to-peer 機能をデバイスに提供しますがそれにも限界があります。 そのために非常に広範囲にわたるUSB に準拠した製品は以下の二つのカテゴリに分類されるでしょう。 

  • ホスト
    • PC、Mac、ラップトップ
  • 周辺装置
    • ホストに接続するために設計されるすべてのデバイス

ホストコントローラ(それに加えたソフトウェア)の役割は、すべてのアプリケーションソフトウェアに対してIO システムの一定の表示を提供します。 特にUSB IO サブシステムに対して、ホストはダイナミックに周辺装置の接続と接続断を管理します。 それにより自動的にデバイスの初期化とバス・エヌマレーションのシーケンスを実行し、適切なデバイスドライバを検索、周辺装置との通信を行えるようにします。 また、デバイス・ディスクリプタ情報はそのデバイスの特定の機能を有効にするために提供されます。 周辺装置はその機能をホストシステムに追加して動作させるか、もしくは単独で動作します。 USB デバイスとして動作するときは周辺装置はスレーブとして動作し、定義されたプロトコルに従います。 これらはホストから送られる要求事項に応答しなければならず、ホスト側のソフトウェアはデバイス側の消費電力を最小限にするように動作します。 USB3.0仕様ではこの電力消費機能はハードウェア・レベルにおいて実施され、IO システム経由で電力消費をつかさどることができます。 

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