슭의 개발 블로그

아이폰도 USB-C를 사용하면서 온 세상이 USB 로 통일됐지만 실제로는 너무 다양한 USB가 존재한다. 기본 형태인 USB-A나 최근 많이 사용되는 USB-C 뿐 아니라, 보통 5핀이라고 불리는 micro-B를 포함한 다양한 USB-B 컨넥터들이 존재한다. 그래도 컨넥터는 모양이 다르기 때문에 쉽게 구분할 수 있는데 케이블은 답이 없다. 겉으로는 똑같아 보이는 케이블이라도 어떤 케이블은 데이터 통신이 안 되고 어떤 케이블은 데이터 통신이 가능하다. 이런 차이는 케이블 내부 구성에 따라 발생한다. 이번 글에서는 USB 2.0 케이블의 내부를 통해 USB 케이블에 대해 자세히 알아보겠다. Micro-B 케이블의 편조 차폐와 호일 차폐 위 사진은 집에서 돌아다니던 A - Micro-B USB 2.0 케이블의 피복을 벗겨낸 것이다. 절연체 아래로 금속 선이 있는 것을 알 수 있다. 이 선들은 금속 선이지만 전선은 아니다. 이 선은 전자기 차폐를 목적으로 들어간 금속 선이다. 실제 전선은 이 금속 선을 벗겨야 나온다. 이번에 자른 케이블에는 두 종류의 차폐가 사용됐다. 하나는 얇은 금속 호일이고, 다른 하나는 얇은 도체의 가닥으로 이루어져 있다. 전자는 보통 호일 차폐(Foil Shielding)라고 부르고 후자는 편조 차폐(Braided Shielding)라고 부른다. 이 둘은 다 외부 전자기장으로부터 전선을 보호하기 위해 사용되지만, 특성이 약간 다르다. 보통 편조 차폐가 저주파수 전자기파를 차단하는 것에 효과적이고, 호일 차폐가 고주파수 전자기파를 차단하는 데 효과적이다. USB 3.0의 고속 전송 케이블은 이 두 차폐를 사용하는 것이 필수적이고, 그 외의 경우에는 필수는 아니고 권장 사항이다. 하지만 어지간한 싸구려 케이블을 쓰지 않는 한 요즘은 USB 2.0 케이블에도 이 두 가지를 같이 사용한다. 차폐 선이 쉴드와 연결되지 않았다 하지만 고속 전송을 지원하는 케이블이 ...

지난 글 에서 설명했듯이 OS X, 리눅스를 포함한 Unix를 이어받은 운영 체제는 LF (line feed, 0x0A , \n )를 개행 문자, 즉 커서를 다음 줄의 시작으로 옮기는 문자로 이용한다. 하지만 표준에 정의 된 LF 의 동작은 커서를 다음 줄로 내리는 것일 뿐, 커서를 줄의 처음으로 이동하지 않는다. 파일을 항상 운영 체제에 종속적인 애플리케이션을 통해서만 접근한다면 표준과 다른 동작은 문제되지 않는다. 하지만 파일과 입출력의 구분이 없는 유닉스 계열에서 파일과 프로세스의 입출력이 상호작용할 때 이 차이는 문제될 수 있다. 이 차이를 다루기 위해서 터미널은 출력에 적절한 가공을 하여 출력한다. 이를 제어하기 위한 플래그가 POSIX.1 표준이 정의 하는 termios 구조체의 c_oflag 다. c_oflag 는 터미널이 받은 문자를 출력하기 전에 어떤 후처리를 할지에 대한 플래그다. c_oflag에서 가장 중요한 플래그는 OPOST 다. 이는 입력에 대한 후처리를 할지 말지에 대한 플래그로 OPOST 가 꺼져있으면 다른 플래그와 상관없이 터미널은 받은 문자열을 그대로 보여준다. 이 플래그를 끄는 경우는 거의 없다. 하지만 터미널을 텍스트를 보여주기 위한 용도가 아닌 바이너리 데이터를 전송하기 위해 사용하는 경우 끄는 것이 좋다. 터미널이 Unix 계열 운영 체제에서 원하는대로 동작할 수 있게 해주는 플래그는 ONLCR 이다. ONLCR 이 켜져 있으면 터미널은 출력을 해석할 때 NL 을 CRNL 로 해석한다. 즉, Unix에서도 ONLCR 이 꺼져있다면, LF 를 만났을 때, 다음 줄의 처음으로 이동하는 것이 아닌, 현재 위치의 다음 줄로 이동한다. Unix 계열 운영 체제에서 윈도우에서 만들어진 파일을 출력해야 할 경우, CRNL 을 NL 로 바꾸지 않고도 ONLCR 플래그를 끄는 것 만으로도 간단하게 출력할 수 있다. 이외에도 구형 Mac OS 처럼 동작하게 해주는 OCRNL 플래그나 탭문자( 0x09 , \t )를...

USB는 데이터 전송을 목적으로 설계되었지만, 전원 공급 기능도 포함하고 있다. 이는 USB로 연결된 간단한 저전력 기기를 동작시키기 위한 것이다. 그래서 USB 2.0에서는 5V 전압과 0.5A의 전류를, USB 3.2에서는 5V 전압과 0.9A의 전류 공급이 가능하다. 하지만 이 스펙은 어디까지나 USB를 통한 데이터 통신을 하는 데 필요한 디바이스를 동작시키기 위함이지, USB를 전원 공급을 위해 이용하려는 목적은 아니었다. 따라서 저전력 기기가 아닌 외장 하드 같은 디바이스는 별도의 전원 공급을 필요로 했고, USB를 통한 전원 충전은 USB가 본래 의도했던 기능이 아닌 일종의 부작용에 가까운 일이었다. 하지만 iPod을 비롯한 많은 MP3 플레이어나 PMP 플레이어들이 이를 이용한 충전 기능을 가지고 나왔다. 어차피 데이터 통신을 위해 USB 포트가 필요하니 별도의 충전 포트를 만드는 것보다 USB 포트를 재사용하는 것이 기기를 싸고 가볍고 작게 만들 수 있었기 때문이다. 결국 브랜드마다 독자적인 USB를 통한 전원 충전 규격들이 만들어졌. 사람들은 이런 혼란스러운 상황이 해결되기를 원했고, 결국 2007년 USB-IF는 USB Battery Charging(a.k.a. BC)라는 표준을 만들어 USB 충전기를 표준의 영역으로 가지고 왔다. SDP DCP CDP 데이터 전송 가능 데이터 전송 불가 데이터 전송 가능 최대 0.5A(USB 2.0) 최대 0.9A(USB3.x) 최대 1.5A 최대 1.5A 별도 핸드셰이크 없음 D+/D- 쇼트 D+/D- 라인에 독립적으로 전압을 가해 핸드셰이크 데스크톱, 노트북 등에서 사용 USB 충전기에서 주로 사용 데스크톱, 노트북...

지난 글 에서 설명했듯이 USB 2.0에서는 VCC / GND / D+ / D- 4개의 케이블이 있기 때문에 4개의 핀만 필요하다. USB 3.x 케이블을 위해 필요한 케이블은 VCC / GND 와 고속 전송을 위한 두 쌍의 레인( SSRx+ , SSRx- , SSTx+ , SSTx- 라고 한다. 이에 대한 자세한 설명은 다음 기회에 하도록 하겠다.) 그리고 혹시 차폐에 쌓여있을 수 있는 노이즈를 접지로 보내 안전하게 제거하기 위한 GND_DRAIN 케이블까지 총 7개의 케이블이 사용된다. 이 중 VCC 와 GND 는 USB 2.0에서 사용하는 선과 공유하기 때문에 새로운 5개의 선이 더 필요하다. 이미지 출처: Wikipedia 이미지 출처: Wikipedia 이 5개의 선을 핀에 연결하기 위해 USB 3.0 표준은 새로운 모양의 Type B 컨넥터를 도입했다. 기존 Type B 컨넥터는 4개의 핀만을 가지고 있고 확장할 수 없는 구조로 돼있기 때문이다. 따라서 Type B 컨넥터의 경우에는 컨넥터 모양만으로도 USB 2.0 케이블인지 USB 3.0 케이블인지 쉽게 구분할 수 있다. 하지만 Type A 컨넥터나 Type C 컨넥터는 상황이 다르다. 상하 대칭으로 24개의 핀을 가져 최대 12개의 선을 연결할 수 있는 Type C 컨넥터는 컨넥터 모양 만으로 USB 2.0 케이블인지 USB 3.x 케이블인지 구분할 수 없고, 케이블에 SuperSpeed 로고가 있는지 확인해야 한다. 그렇지 않으면 다음과 같이 Type C - Type C 케이블이지만 최대 전송 속도가 480 Mbps인 케이블을 만나게 된다. USB 2.0 Type C 케이블도 존재한다. Type A 컨넥터는 상황이 좀 재밌다. Type A 컨넥터도 원래는 4개의 핀만을 지원하도록 설계됐다. 하지만 Type B와는 다르게 Type A 컨넥터는 너무 많이 사용됐다. 따라서 USB 3.x를 위해 새로운 모양의 컨넥터를...

3.1? 3.2? 이건 뭐지? Gen 1? Gen 2? 이건 뭐지? USB 케이블이 필요해 인터넷에 검색하면 다양한 케이블이 나온다. 여기서 적당한 케이블을 골라야 하는데 보통은 여기서부터 막막해진다. 3.1과 3.2의 차이는 무엇이고 3.1 Gen 2와 3.2 Gen 2는 무슨 차이가 있을까? 3.2 Gen 1은 3.1 Gen 2보다 좋은 것일까? 사람들에게 혼란을 주는 가장 큰 요인은 USB 3.x의 복잡한 명명 방식이라고 생각한다. USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2. 이름만 보면 USB 3.1은 USB 3.0보다 발전됐고, USB 3.2는 USB 3.1보다 발전된 것으로 보인다. 하지만 USB 3.2에서 규정하는 모든 기술이 USB 3.1에서 규정하는 모든 기술보다 발전한 기술은 아니다. 그 이유는 이들 표준이 이전 버전을 포함하는 방식으로 설계됐기 때문이다. 예를 들어, USB 3.1 표준은 USB 3.0 표준 문서에서 정의된 기능과 추가된 기능을 포함하며, USB 3.2 표준은 USB 3.1 표준 문서에서 정의하는 기능과 새로운 기능을 포함하고 있다. 이렇게 포함 구조로 설계된 표준은 표준 문서라는 기술적 측면에서는 합리적인 선택이다. 하지만 이런 이름이 좋은 브랜딩 방식이라고 생각하지 않는다. 예를 들어 이 글에서도 USB 3.x 표준에 기반한 케이블은 정확히 부를 이름이 없어 그냥 USB 3.x라는 이름으로 뭉뜽그려 부르고 있다. 이와 같은 혼란을 해소하기 위해 USB4에서는 모든 표준을 USB4라는 하나의 브랜드로 묶고, 표준 문서에 Version 1과 Version 2라고 버전을 붙이는 방식을 택했다. 이는 소비자들이 버전 간 차이를 명확히 이해할 수 있도록 노력한 것으로 보인다. USB 3.0 우선 USB 3.0이 USB 2.0과 비교해 가지는 가장 큰 장점은 전송속도다. 기존에 사용하던 USB 2.0 케이블은 최대 480 Mbps. 즉, 60 MB/s의 전송 속도를 가졌다. USB 2.0이 도입되던 ...