Download slide ini di http://www.rumah-belajar.org

2.  Download slide di
 http://rumah-belajar.org

3. Beberapa Permasalahan
Koneksi divais ke PC :
 Jumlah port paralel pada PC terbatas, tidak mengakomodasi jumlah
divais yang membutuhkan koneksi paralel dengan PC. Contoh : Printer,
Zip drive.
 Mouse, Modem, beberapa printer, dan divais lain yang menggunakan
komunikasi serial, namun umumnya jumlah serial port PC terbatas 2.
 Divais-divais lain dengan kebutuhan akses yang lebih cepat biasanya
memiliki card tersendiri dan harus dipasang pada slot2 di dalam CPU.

4. Keunggulan USB
• Mempunyai kecepatan transfer tinggi dibanding dengan
paralel atau serial port
• Sampai 127 peripheral yang terhubung ke host
• Hotswap : Plug and Play
• Perangkat yang terhubung ke USB bisa mengambil power
dari USB

5. Kelemahan USB
• USB masih belum baik untuk perangkat yang memakai
bandwith tinggi.
• Panjang kabel antara perangkat dan PC maksimal 5
meter, bila lebih harus menggunakan penguat.

6. Sejarah USB
 USB 1.0 dikembangkan oleh
Intel, Microsoft, Philiph (Hub, USB-Audio), dan
US Robotics dan diperkenalkan pada November
1995.
 USB 1.1 diluncurkan pada September 1998
 USB 2.0 dikembangkan oleh Hewlett-
Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC, dan
Philiph dan diluncurkan pada April 2000
 Pada Januari 2007 diperkenalkan varian USB yang
lebih kecil, yaitu Micro-USB

7. Spesifikasi USB 1.1 dan USB 2.0
USB 1.1

8. USB 2.0
Mode kecepatan pada USB 2.0 :
- Mode 1.5 Mega bits per second, utk low bandwidth devices ; keyboard, mouse.
- Mode 12 Mega bits per second.
- Mode 480 Mega bits per second, utk high bandwidth devices; printer, scanner,
webcam, high capacity storage system.

9. Lapis Komunikasi USB
Application
Layer
Protocol Engine
Layer
Physical
Layer

10. I. Physical Layer
 Process Signalling :
-- Sinyal Digital di encode menggunakan NRZi
 SIE (Serial Interface Engine) :
- Serialisasi dan deserialisasi data
-- Membangkitkan CRC dan verifikasinya.
- Mendeteksi PID, SOP, EOP, reset signalling, resume signalling pada bus.
 Host Controller :
- Frame generation (setiap 1 ms)
- Data processing : menangani request data dari dan ke host.
- Protocol Engine : menangani USB protocol level interface.
- Error handling : time out, CRC error.
- Remote wake up : mengirimkan suspend signalling dan deteksi
remote wakeup signalling pada bus.

11. Spesifikasi USB Host Controller
USB 1.1, ada 2 jenis spesifikasi USB Host Controller :
UHCI (Universal Host Controller Interface), dikembangkan Intel.
Implementasi fungsi dibebankan ke software (Microsoft) dan memungkinkan
hardware lebih murah
OHCI (Open Host Controller Interface), dikembangkan Compaq, Microsoft
dan National Semiconductor. Implementasi fungsi dibebankan ke
hardware(Intel) and dan software menjadi sederhana.
Untuk USB 2.0, spesifikasi USB Host Controllernya :
EHCI (Enhanced Host Controller Interface), dikembangkan oleh Intel, Compaq, NEC,
Lucent and Microsoft

12. USB cable and connector
Pin Number Cable Colour Function
Perangkat USB terkoneksi dengan
1 Red VBUS (5 volts)
empat kabel yang dilindungi lapisan
2 White/yellow D-
putih, dengan karakterisitik
3 Green/blue D+
4 Black/brown Ground
inpedancenya 90 ohm.
D+ dan D- digunakan untuk membawa data
The data cables are a Twisted pair to reduce noise and crosstalk.

13. Kabel dan Konektor USB
2 Tipe Konektor pada Kabel USB adalah sebagai berikut :
 Konektor seri A, dihubungkan ke komputer/host atau
hub.
 Konektor seri B, terhubung ke divais / peripheral
Seri A Seri B
USB connector pada host / Hub

14.  Low Speed cable segment

15.  High & Full speed cable segment

16. II. Protocol Engine Layer
 “USB System Software” Layer (pada USB Host)
Peran (fungsi) :
- Jembatan antara application layer dan USB transaction protocol.
- Pengalokasian bandwidth dan bus power management.
Teridiri atas software interface berikut :
> Host Controller Driver : sebagai interface ke Host Controller.
> USB Driver : - Menangani request data (in/out) dari Client software.
- Menangani proses Enumerasi
- Menginformasikan client tentang keadaan/kondisi divais.
 “USB Logical Device Layer” (pada USB device/peripheral) :
 Merupakan kumpulan endpoint.
 Setiap endpoint memiliki alamat yang unik.
 Uni-directional type (IN type atau OUT type) dan Bi-directional.

17. III. Application Layer
 “Client Software (pada USB Host)
- Pengaturan interface yang sesuai untuk transfer data dari buffer ke endpoint pada
divais.
- Bekerja pada device function secara spesifik, independen terhadap device function
yang lain.
 “Device Function (pada USB device/peripheral) :
 Terdiri atas kumpulan interface.
 Mengontrol fungsionalitas divais.

18. Protokol Komunikasi USB
Setiap komunikasi/transfer data terdiri atas tahap-tahap berikut :
1. Token Phase (transfer token packet)
2. Data Phase, (transfer data packet)
3. Handshake Phase (Mengindikasikan sukses/gagalnya transfer)
4. Start of Frame Phase
Setiap paket terdiri atas field-field sebagai berikut :
1. Sync  Awal dari setiap paket, panjangnya adalah 8 bit untuk low dan
full speed, dan 32 bit untuk high speed. Fungsinya untuk sinkronisasi
clock antara host dan peripheral.
2. PID, atau Packet ID. Untuk menentukan tipe paket yang sedang
dikirim. Berjumlah 4 bit. Untuk menjamin keakuratan data, keempat bit
dikomplemen dan ditambahkan sehingga membentuk 8 bit.

19. 3. ADDR, Berfungsi untuk memberikan nilai alamat pada
divais/peripheral. Terdiri atas 7 bit, sehingga memungkinkan
pengalamatan untuk 127 divais.
4. ENDP, Endpoint field, terdiri atas 4 bit.
5. CRC, Cyclic Redundancy Checks. Untuk token packet terdiri atas 5 bit
CRC, sedangkan data packet 16 bit CRC.
6. EOP, End of packet.

20. Penjelasan untuk masing-masing tahap :
1. Tahap Token, Menyatakan tipe transaksi data yang akan dilakukan:
 In : Memberitahu divais bahwa host ingin membaca/menerima data.
 Out : Memberitahu divais bahwa host ingin mengirim data
 Setup : Untuk memulai control transfer.
Format paket :
2. Tahap Data, format paket :
- Maximum data payload size 8 bytes untuk low-speed devices
- Maximum data payload size 1023 bytes untuk high speed devices.
- Terdiri atas 4 tipe : Data0, Data1, Data2, dan Mdata
3. Tahap Handshake, untuk meng-acknowledge data dan cek error.
Format Paket :
Berdasarkan nilai PIDnya :
- ACK ; paket dapat diterima dengan baik.
- NAK ; data bebas error, tp divais tidak dapat mengirim/menerima data.
- STALL ; masalah pada endpoint, setup command, etc.

21. 4. Tahap Start of New Frame, Terdiri atas 11-bit frame number, dikirim oleh
host setiap 1ms ± 500ns pada full speed bus atau 125 µs ± 0.0625 µs pada
high speed bus.
Formatnya :

22. Tipe/Mode Transfer Data pada komunikasi USB
 CONTROL TRANSFER, untuk konfigurasi divais. Dapat berlangsung
dalam 2 arah; Enumerasi terhadap peripheral dilakukan ; Dinisialisasi oleh
Host.
 BULK TRANSFER, melibatkan transfer data dalam jumlah besar, seperti
pada printer, scanner dll ; Stream pipe satu arah ; akurasi data lebih
penting dari pada kecepatan transfer.
INTERRUPT TRANSFER, untuk jumlah data kecil, misalkan pada mouse,
keyboard, joystick ; stream pipe satu arah
 ISOCHRONOUS TRANSFER, bandwidth terjamin, untuk aplikasi
multimedia seperti streaming audio, video; real time; tidak ada koreksi
error.

23. I. Control Transfer
(optional)

24. II. Bulk Transfer

25. III. Interrupt Transfer

26. IV. Isochronous Transfer
Nb ; tidak ada handshake phase pada isochronous transfer.

28. USB 3.0
 Keunggulan yang kerap disebut-sebut adalah kecepatannya yang mencapai 10
kali lipat dibanding USB 2.0, atau jika dihitung secara teori kecepatannya 4,8
Gbps. Artinya, file berukuran 27 Gb akan berpindah ke device lain hanya
dalam waktu 70 detik.
 USB 3.0 dijanjikan tetap kompatibel dengan perangkat yang masih
berbasis USB 2.0 ataupun USB 1.1/1.0. Kelebihan lain, USB 3.0 mampu
membedakan jalur untuk upload dan download, sehingga pengguna bisa
melakukan copy dan write sekaligus, tanpa mengurangi kecepatan. Selain itu
USB 3.0 memiliki power yang lebih besar, mencapai 900 miliamp. Artinya di
masa mendatang, perangkat dengan USB 3.0 bisa diisi ulang (charge) dengan
lebih cepat.
 Pada tahap awal, USB 3.0 akan hadir dalam berbagai bentuk dan
ukuran, termasuk konektor mini, namun prototipenya memperlihatkan bahwa
kabel USB 3.0 ini agak lebih tebal jika dibanding versi sebelumnya.
 USB 3.0 baru akan diproduksi massal pada pertengahan 2010 dan diperkirakan
muncul pada awal tahun 2011.

29. USB 3.0
 USB 3.0 terdiri dari 3 pasang sinyal diferensial (receive
and transmit) sehngga memiliki total 8 koneksi pada
connector dan kabel untuk data, power dan ground.
Tambahan 2 pasang kabel data ini diperlukan untuk
mendukung bandwidth yang lebar (kecepatan tinggi),
disebut superspeed, pada target .

30. USB 3.0
Will my existing peripherals still work? How will they co-exist?
The good news is that USB 3.0 has been carefully planned from the start to peacefully co-exist with USB 2.0. First of all, while
USB 3.0 specifies new physical connections and thus new cables to take advantage of the higher speed capability of the new
protocol, the connector itself remains the same rectangular shape with the four USB 2.0 contacts in the exact same location as
before. Five new connections to carry receive and transmitted data independently are present on USB 3.0 cables and only come
into contact when mated with a proper Super Speed USB connection.

31. USB 3.0
 Dapat memeperbesar daya bila diperlukan
 50% tambahan daya untuk peralatan yang tidak
dikonfigurasikan (100 -> 150 mA)
 80% tambahan daya untuk peralatan yang dikonfigurasi
(500 -> 900 mA).
 Peralatan dapat di charge dengan cepat .

32. USB 3.0 System
Description
 USB 3.0 merupakan SuperSpeed bus
dikombinasikan paralel dengan USB
2.0 bus (see Figure 3-1). Memiliki
komponen arsitektur sama dengan
USB 2.0, :
 USB 3.0 hub/interconnect
 USB 3.0 peripheral devices
 USB 3.0 host
 The USB 3.0 interconnect adalah
sistem perangkat dimana USB 3.0
dan USB 2.0 devices terhubung dan
berkomunikasi dengan USB 3.0
host. The USB 3.0 interconnect pada
dasarnya memiliki elemen
arsitektur inti dari USB 2.0, dengan
beber apa tamabhan untuk
mengakomodasi dual bus
architecture.

33. USB 3.0 Cable
 Kabel USB 3.0 cables mwmiliki 8
kabel konduktor: 3 pasang sinyal
untuk data and pasangan daya.
Figure 3-2 . sebagai tambahan
pasangan sinyal untuk USB 2.0, 2
pasang lagi digunKn untuk
superspeed data, yang masing
sebgaia data transmit dan data
receive yang dapat bekerja
simultan.

34. USB 3.0 and 2.0

35. Layer and Power Management
Elements

37. OS yang support USB 3.0
 At the SuperSpeed Developers Conference in November 2008, Microsoft announced that
Windows 7 would have USB 3.0 support, perhaps not on its immediate release, but in a
subsequent Service Pack or update. It is not out of the question to think that following a
successful release of USB 3.0 support in Windows 7, SuperSpeed support would trickle down to
Vista. Microsoft has confirmed this by stating that most of their partners share the opinion
that Vista should also support USB 3.0.
 SuperSpeed support for Windows XP is unknown at this point. Given that XP is a seven year
old operating system, the likelihood of this happening is remote, as Microsoft in our opinion,
will have to focus on the biggest bang for the buck applications.
 With the open-source community behind it, Linux will most definitely support USB 3.0 once
the xHCI specification is made public. Currently available under non-disclosure agreement in
version 0.95 (a draft specification), organizations are forbidden to ship code because it might
reveal or imply what is in the specification. Once that hurdle is out of the way, the Linux USB
stack would have to be updated to add support for USB 3.0 details such as bus speed, power
management, and a slew of other significant changes detailed in the USB 3.0 specification.
 As is customary, Apple remains silent on the issue of SuperSpeed USB support in MacOS X.
Our opinion is that if USB 3.0 realizes the promise of plug and play simplicity like USB 2.0 with
dramatically increased speeds, the market for SuperSpeed devices will take off, and Apple will
follow the trend. Whether or not this signals a threat to Firewire is not known, but you can be
sure that Apple will need to support SuperSpeed if the rest of the industry adopts this interface
standard.

38. New Applications that enable USB 3.0
 External hard drives - capable of more than twice the
throughput available from USB 2.0, not to mention bus-
powered portable drives that require non-compliant.
 High resolution webcams, video surveillance cameras
 Video display solutions, such as DisplayLink USB video
technology
 Digital video cameras and digital still cameras with USB
interface
 Multi-channel audio interfaces
 External media such as Blu-Ray drives
 High end flash drives can also push USB 2.0 pretty
hard, and oftentimes if multiple devices are connected via
hub, throughput will suffer.