USB단자의 구조와 원리
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USB단자의 구조와 원리
1-6 하유섭
탐구 배경
컴퓨터가 하드디스크와 같은 정보저장매체나 센서와 같은 장치에 정보를 읽고 쓰는 방법은 알았는데 그 정보를 전송하는 과정이 궁금해졌다. 센서가 신호를 감지하여 컴퓨터로 입력할 때 그 신호가 어떻게 컴퓨터에 전달이 되는지, 그리고 하드디스크에 정보를 입력할 때 어떤 형식으로 정보를 전달하는지 궁금해져서 이 탐구를 진행하게 되었다.
Component 3
Component 2
Component 1
이론적 배경 - USB란?
일반적으로 우리가 말하는 USB는 휴대하기 편리해서 널리 사용되는 이동식 비휘발성 메모리를 의미한다.
이론적 배경
하지만 여기서 말하게 될 USB는 이런 것이 아닙니다.
USB란?
여기서 말하는 USB는 정보기기와 주변 장치를 연결하기 위해 만들어진 직렬 통신 규격의 하나이다.
USB
USB의 특징
USB의 표준에서는 하나의 버스에 최대 127대의 주변 장치가 연결이 가능하고, USB 허브를 사용하여 더 늘릴 수 있다.
그리고 원칙적으로 호스트 장치는 연결된 주변 장치에 전원을 공급하는 기능을 지원한다.
USB의 특징
USB의 장단점
USB는 크기가 작고 편리하고, 또 전세계에서 범용적으로 사용되는 규격이라서 보편적이라는 장점이 있다.
USB단자를 이용한 통신은 호스트와 주변 장치만 연결 할 수있어서 컴퓨터끼리나 주변 장치들 끼리는 직접 연결 할 수 없고, 공급할 수 있는 전력이 제한되어있다는 단점이 있다.
USB의 장단점
USB의 종류
USB는 크게 1.0, 1.1, 2.0, 3.0, 3.1로 나눌 수 있다.
USB의 종류
USB의 단자
Type-A :
USB 2.0을 지원하고, 3.0과 3.1에 하위 호환 된다.
Type-B :
USB 2.0을 지원하며 크기가 작아 휴대용 장치에 많이 이용된다.
Type-C :
가장 최근에 나온 단자로 크기가 작지만 큰 전력을 공급할 수 있고, 앞과 뒤의 구분이 없다.
USB의 전력 공급과 통신 방식
오른쪽의 사진에서 VCC와 GND포트는 외부장치에 전력을 공급할 때 사용하고, D포트는 데이터 통신을 할 때 이용한다.
하드디스크와 통신할 때는 BULK전송 방식으로 한번에 512Byte를 전송한다. 반면에 센서와 통신할 때는 Interrupt방식으로 1~1024Byte를 일정한 주기마다 전송한다는 특징이 있다.
자기주도 탐구 내용
USB의 통신 원리
USB의 데이터 전송은 하나의 호스트가 여러 개의 주변 장치와 동시에 연결하여 처리하고, 처리된 장치가 응답하는 형태로 실행되는데 이 응답은 CPU가 직접 처리하는 것이 아니라 메인보드에 있는 USB컨트롤러가 직접 실행한다. 주변 장치에서 데이터가 들어오면 엔드포인트에 임시로 저장이 되었다가 필요할때 이 데이터를 갖다가 쓰게 된다. 이러한 방식 때문에 장치 측에서 데이터 전송을 요구할 수도 없고, 호스트끼리나 주변 장치들 끼리 데이터를 주고받을 수도 없다.
USB의 통신 원리
탐구 학습 결과
평소에 궁금했던 왜 컴퓨터에서 핸드폰을 충전하면 속도가 느린지를 알 수가 있었고, 컴퓨터의 USB포트에 USB 허브를 끼웠을 때 어떻게 데이터를 송수신 하는지 궁금했는데 한 패킷씩 돌아가면서 보낸다는 사실을 알게되었다. 또 하드디스크와 마우스는 같은 USB에 연결해도 다른 방식으로 데이터를 송수신한다는 것을 알게 되었다. 다음에는 무선통신의 규격과 그 원리, 특히 여러 전파가 동시에 전달 될 때 이를 구분하는 방법을 알아보고 싶다.
참고 문헌
네이버 지식백과 USB http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2843360&cid=40942&categoryId=32830
월간 전자기술 (2001.1) 오리지널 USB 어댑터 제작 제 1장
㈜케이엠데이타 USB에 대한 기초 이해와 개요