USB (Universal Serial Bus)

規格

伝送モード名 ブランド名 最大転送速度 最大伝送距離 給電能力 対応するUSB規格
Low-speed (LS)
(低速)		 1.5Mbps     USB 1.0以降
Full-speed (FS)
(フルスピード)		 Full-speed USB 12Mbps    
High-speed (HS)
(ハイスピード)		 High-speed USB 480Mbps 5m 500mA USB 2.0以降
SuperSpeed (SS)
(スーパースピード)		 SuperSpeed USB 5Gbps 5Gbps 3m 900mA USB 3.2 Gen 1 (USB 3.1 Gen 1 / USB 3.0) 以降
SuperSpeed+ (SS+) SuperSpeed USB 10Gbps 10Gbps   1000mA USB 3.2 Gen 2 (USB 3.1 Gen 2 / USB 3.1) 以降
SuperSpeed USB 20Gbps 20Gbps     USB 3.2 Gen 2x2 (USB 3.2) 以降
  USB4 20Gbps 20Gbps     USB4 Gen 3x1
  USB4 40Gbps 40Gbps     USB4 Gen 3x2
SuperSpeed USB | USB-IF

ケーブルの長さが最大伝送距離を超える場合でも、SANWA SUPPLY 12m延長USBアクティブリピーターケーブル KB-USB-R212などの信号増幅回路を内蔵した延長ケーブルを用いることで、対応できます。

USB 2.0対応のハブにUSB 1.1のデバイスを接続すると、Transaction Translatorが共有されることにより転送速度がUSB 1.1の規格に制限されることがあります。

ロゴ
ブランド名    
USB
High-speed USB
SuperSpeed USB
(SuperSpeed USB 5Gbps)
SuperSpeed USB 10Gbps
SuperSpeed USB 20Gbps
USB4 20Gbps
USB4 40Gbps

USB認証 (USB certification)

USB認証とは、USB-IF (USB Implementers Forum) による品質の認証テストです。News：米USB-IFが「USB 認証」ロゴ・プログラムを発表 (2000/11/17)

このテストには信号品質試験やデバイスとの互換性試験があり、この認証を得ている製品には公式ロゴを付けることができます。

コネクタ

  • Type-A … ホスト側
  • Type-B … デバイス側
  • Type-C … ホスト、デバイスの区別なし
  Type-A Type-B Type-B SuperSpeed Type-C
Standard
Mini ---
Micro
物理接続 - ユニバーサル・シリアル・バス - Wikipedia

ピン配置

USB 1.x/2.0 Standard
ピン 名称 電線色 説明
1 VBUS 赤 (またはオレンジ) +5V
2 D- 白 (または金) Data-
3 D+ 緑 Data+
4 GND 黒 (または青) Ground
Pinouts - USB - Wikipedia
USB 1.x/2.0 Mini/Micro
ピン 名称 電線色 説明
1 VBUS 赤 +5V
2 D- 白 Data-
3 D+ 緑 Data+
4 ID なし ホストとデバイスの識別
5 GND 黒 Signal ground
ミニ8ピン平型 (mini 8-pin flat type)

デジカメなどに使用されていた、USBの規格外のコネクタです。 ミニUSB 8pin平型コネクタ（ピックアップコンテンツ特集 RoHS指令グリーン購入法 RoHS指令適合製品 ケーブル USBケーブル）｜サンワサプライ株式会社 USBケーブル デジカメ用 ミニ8pin平型タイプ フェライトコア ブラック エレコム 【通販モノタロウ】

USB Type-C
コネクタのピン配置とケーブル結線 - USB Type-C - Wikipedia

Alternate ModeやUSB Power DeliveryはType-Cに対応していますが、Type-Cを用いているすべての機器がこれらの規格に対応するわけではありません。USB Type-C ってなに？- ELECOM | Type-C紹介

USB 2.0の規格でもType-Cのコネクタが使われることがあるため、転送速度が高速であるとも限りません。

Alternate Mode (オルタネートモード / Alt Mode)

USBのコネクタで、USB以外の信号を伝えるようにする規格です。

     
Thunderbolt 3 Thunderboltの接続 USB Type-CとThunderbolt 3の“紛らわしい関係”をIDF 2015で整理する (1/3) - ITmedia PC USER 鈴木淳也 (2015/08/25)
MHL Alternative Mode HDMIの接続  
DisplayPort Alternate Mode DisplayPort (DP) の接続 DisplayPortをUSB Type-Cコネクタで使える拡張仕様が発表に - PC Watch 多和田新也 (2014/09/24)
第717回：USB Type-Cとは - ケータイ Watch Watch 大和哲 (2015/07/22)
E-marker (eMarker / eマーカー)

USB 3.2 Gen 1 (USB 3.0) 以降、または3A以上の給電に対応するType-Cケーブルに内蔵することが必須とされているICで、ケーブルの仕様に関する情報が格納されています。

レガシーケーブル (legacy cable)

一端がType-Cでもう一端がType-AまたはBである、従来の機器との接続用のケーブルです。

ホスト側 デバイス側 CC 用途
USB 3 Type-C プラグ USB 3 Standard-B プラグ プルダウン  
USB 3 Micro-B プラグ  
USB 2 Type-C プラグ USB 2 Standard-B プラグ  
USB 2 Micro-B プラグ  
USB 2 Mini-B プラグ  
USB 3 Standard-A プラグ USB 3 Type-C プラグ プルアップ 従来のUSB 3または2ホストに、Type-Cデバイスを接続
USB 2 Standard-A プラグ USB 2 Type-C プラグ
USB 3 Type-C プラグ USB 3 Standard-A レセプタクル (メス) プルダウン USBコネクタを備えるUSBメモリのようなデバイスとの接続（アダプター）
USB 2 Type-C プラグ USB 2 Micro-B レセプタクル (メス) プルアップ Type-Cホストに対して、Micro-Bプラグでの充電（アダプター）
【USB】第5回 既存のUSBコネクターの問題を解消する新規格「USB Type-C」とは：ITの教室（2/2 ページ） - ＠IT 塩田紳二 (2018/09/04)

A5ピンのCC (Configuration Channel) に接続された抵抗値で、接続相手が判定されます。

  • プルダウン … CCとGNDを、5.1kΩの抵抗で接続
  • プルアップ … CCとVBUSを、56kΩの抵抗で接続

よってこの抵抗が入っていないと、正常に動作しなかったりデバイスを破損させる恐れがあるとされています。 GoogleのエンジニアがUSB Type-C対応ケーブルを片っ端から品質レビュー、まともに動くのがどれなのか判明 - GIGAZINE 【特集】複数の規格が入り交じるUSB Type-C。その挙動を探る【スマホ編】 ～Type-C搭載スマホの充電速度をチェック - PC Watch 山口真弘 (2017/09/28)

参考

給電

Specification Current Voltage Power (max.)
Low-power device 0.1 A 5 V 0.50 W
Low-power SuperSpeed (USB 3.0) device 0.15 A 0.75 W
High-power device 0.5 A 2.5 W
High-power SuperSpeed (USB 3.0) device 0.9 A 4.5 W
Multi-lane SuperSpeed (USB 3.2 Gen x2) device 1.5 A 7.5 W
Battery Charging (BC) 1.2 1.5 A 7.5 W
Type-C 1.5 A 7.5 W
3 A 15 W
Power Delivery 1.0 Micro-USB 3 A 20 V 60 W
Power Delivery 1.0 Type-A/B 5 A 100 W
Power Delivery 2.0/3.0 Type-C 5 A 100 W
Power - USB (Physical) - Wikipedia

USB Battery Charge (USB BC)

USBの既存の規格である5Vの電圧を用いた、電源供給の規格です。

USB Power Delivery (USB PD)

5Vを超える電圧で電力の給電を可能とする、USBのコネクタを用いた電源供給の規格です。

12VはUSB PD 1.0の規格であり、2.0/3.0準拠の製品は対応しません。

USB PD Rev. 1.0 source profiles
Profile +5V +12V +20V
0      
1      
2      
3      
4      
5      
USB PD Rev. 2.0/3.0 source power rules
Source output power (W) +5V +9V +15V +20V
0.5 ～ 15V        
 ～ 27V        
 ～ 45V        
 ～ 60V        
 ～ 100V        
USB Power Delivery (USB PD) - USB hardware - Wikipedia

PPS (Programmable Power Supply)

状況に応じて電圧を20mV、電流を50mAごとに変化させることで充電効率を最適化し、発熱を抑えつつ急速に充電できるようにする規格です。 第937回：PPS（Programmable Power Supply）とは - ケータイ Watch 大和哲 (2020/01/14) オプション機能のPPSって何？ - USB Type-C (タイプC) の充電規格「USB Power Delivery (USB PD) 」とは？

PowerIQ

Ankerの独自規格ですが、PowerIQ 3.0はUSB PDとほぼ互換性があり、PowerIQ 3.0 (Gen2) 以降で5Vの電流が2.4Aから3Aに変更されUSB PD準拠となっています。よりスマートな生活を実現するPowerIQ 3.0

Anker | PowerIQ™ 第692回：PowerIQとは - ケータイ Watch Watch 大和哲 (2015/01/20)

Quick Charge (QC)

Qualcommの独自規格ですが、Quick Charge 4以降はUSB PDと互換性があります。第668回：Quick Charge 2.0 とは - ケータイ Watch Watch 大和哲 (2014/07/08)

参考

USB OTG (USB On-The-Go)

USB機器同士の接続を可能とする規格です。USB OTG（USB On-The-Go）でAndroidを活用 - サンワサプライ株式会社

参考

≫USBケーブル

PCとの接続

デバイスドライバ

USBデバイスをPCと接続するには、そのデバイス用のデバイスドライバが必要となります。これを開発するのは手間なため、柏野政弘氏のUUSBD (Universal USB Driver) を利用するのが簡単です。

Download - UUSBD

HIDクラスを用いる方法

USBアイソレータ

USBの信号線および電源ラインを、電気的に絶縁できます。

ホットプラグ (hot plugging)

活線挿抜またはホットスワップ (hot swapping)とも呼ばれます。

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