USB là gì? Phân biệt USB 2.0 và USB 3.0

USB là một khái niệm vô cùng quen thuộc, xuất hiện thường ngày trong cuộc sống của chúng ta. Hôm nay, BKAII sẽ cùng các bạn trao đổi về khái niệm cơ bản về cổng giao tiếp USB nhé.

Thực ra, USB là viết tắt của cụm từ Universal Serial Bus, đây là một chuẩn kết nối có dây trong máy tính. USB sử dụng với mục đích là để kết nối các thiết bị (điện thoại, máy tính bảng, máy chụp ảnh, máy quay phim, máy nghe nhạc hoặc các thiết bị công nghiệp khác như bộ thu thập dữ liệu, remote I/O,...) với máy tính.

Hình dạng cơ bản của cổng USB

Hình dạng của USB thì có nhiều loại dài, dẹp, vuông đủ loại nhưng người dùng đã quen mặc định khi nói đến cổng USB là nghĩ ngay đến hình dạng như dưới đây:

Tuy nhiên những mẫu hình cổng kết nối sau đây cũng được gọi là USB và tương thích với mỗi thiết bị khác nhau khi kết nối với máy tính.

Trên là những cổng cơ bản đặc trưng và vẫn còn khá nhiều loại cổng USB khác hiếm gặp hơn.

Ứng dụng của cổng USB

Mục đích chính của USB là kết nối những thiết bị bên ngoài với máy tính laptop để trao đổi xử lý dữ liệu, ngoài ra cổng USB cũng còn dùng để chạy lại firmware (phần mềm) cho một số thiết bị như: điện thoại, máy tính bảng, máy chụp ảnh, cài Windows cho laptop hoặc xuất chiếu hình ảnh từ máy chụp hình, máy quay phim ra màn hình tivi.

USB 2.0 và USB 3.0 khác nhau như thế nào?

Cho đến thời điểm hiện nay thì USB có 2 loại chính đó là cổng USB 2.0 và cổng USB 3.0, đại khái đây là 2 phiên bản công nghệ trước và sau thôi.

Về lí thuyết thì tốc độ ghi chép dữ liệu của USB 2.0 là 60 MB/s, còn USB 3.0 là 600 - 625 MB/s. Nhìn thông số trên thì có thể thấy tốc độ trên lệch nhau gấp 10 lần, nhưng trong thực tế khi sử dụng thì con số này khiêm tốn hơn, có nghĩa là chỉ nhanh hơn khoảng 3 lần thôi.

Ví dụ thực tế khi chép một file video thì tốc độ truyền của USB 2.0 thường là 19 – 20 MB/s, còn tốc độ của USB 3.0 thường là 59 – 60 MB/s (còn phụ thuộc vào độ tương thích giữa các thiết bị kết nối).

Và một lưu ý là để đạt được chuẩn tốc độ của USB 3.0 thì cả 2 thiết bị trao đổi dữ liệu phải tương thích cùng là USB 3.0 với nhau, nếu 1 trong 2 là USB 2.0 thì tốc độ mặc định chỉ còn là của USB 2.0 thôi.

Cách nhận biết USB 2.0 và USB 3.0

Để nhận biết USB 2.0 và USB 3.0 thì chính là nhìn vào màu sắc, thường thì cổng 2.0 sẽ có truyền thống là màu trắng còn cổng 3.0 sẽ là màu xanh dương.

Trong một số trường hợp nhà sản xuất cũng thay đổi các màu sắc này không theo trật tự, những trường hợp như vậy thường là bạn sẽ xem thông số kỹ thuật của thiết bị hoặc sao chép dữ liệu để kiểm tra lại.

Ứng dụng USB trong công nghiệp và tự động hóa

Trong lĩnh vực công nghiệp và tự động hóa, USB không chỉ được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi thông thường mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc cấu hình, giám sát và thu thập dữ liệu từ các hệ thống điều khiển công nghiệp. Hiện nay, hầu hết các dòng máy tính công nghiệp, HMI, IPC, PLC hoặc thiết bị đo lường đều được trang bị cổng USB để phục vụ quá trình vận hành và bảo trì hệ thống.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là sử dụng các bộ chuyển đổi USB sang RS232/RS485/RS422 để kết nối laptop hoặc máy tính công nghiệp với PLC, biến tần, đồng hồ điện, cảm biến, thiết bị Modbus RTU hoặc các hệ thống SCADA cũ vẫn đang sử dụng chuẩn truyền thông serial. Đây là giải pháp rất hiệu quả trong các trường hợp máy tính hiện đại không còn tích hợp sẵn cổng COM vật lý.

Ngoài ra, trong các hệ thống cần mở rộng nhiều cổng kết nối USB, người dùng thường sử dụng hub USB công nghiệp. Các thiết bị hub USB giúp mở rộng số lượng cổng giao tiếp cho máy tính công nghiệp, hỗ trợ kết nối đồng thời nhiều thiết bị như camera công nghiệp, bộ thu thập dữ liệu, máy quét mã vạch, USB license dongle hoặc thiết bị lập trình PLC. So với hub USB dân dụng, hub USB công nghiệp thường có thiết kế chống rung, chống nhiễu và hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao. Thông thường trên thị trường chúng ta sẽ có các bộ hub 4 cổng usb hoặc hub 7 cổng usb.

Một yếu tố rất quan trọng khi triển khai USB trong môi trường nhà máy là vấn đề cách ly quang (Isolation). Trong thực tế, nhiễu điện, chênh lệch điện áp mass hoặc xung sét lan truyền có thể làm treo thiết bị, mất kết nối hoặc thậm chí gây hỏng cổng USB trên máy tính. Vì vậy, nhiều bộ chuyển đổi USB sang RS232/RS485/RS422 công nghiệp hiện nay được tích hợp tính năng cách ly quang nhằm bảo vệ thiết bị và đảm bảo tín hiệu truyền thông ổn định hơn.

Đặc biệt trong các hệ thống tự động hóa sử dụng mạng Ethernet công nghiệp, các bộ chuyển đổi USB cũng thường được dùng trong quá trình cấu hình thiết bị, nạp firmware, chẩn đoán lỗi hoặc bảo trì hệ thống. Nhờ tính linh hoạt và khả năng tương thích cao, USB vẫn đang là một trong những chuẩn kết nối phổ biến và không thể thiếu trong ngành công nghiệp hiện đại.