اتصالات USB

مقارنة معدلات الإشارة

الشعار	ملصق	وضع التشغيل [ 1 ]	معدل الإشارة	معدلات البيانات النموذجية	تم تقديمه في
	السرعة الأساسية	سرعة منخفضة	1.5  ميجابت/ثانية (187.5  كيلوبايت/ثانية)	؟	USB  1.0
		بأقصى سرعة	12  ميجابت/ثانية (1.5  ميجابايت/ثانية)	؟	USB  1.0
	سرعة عالية	سرعة عالية	480  ميجابت/ثانية (60  ميجابايت/ثانية)	R:  30-42  ميجابايت/ثانية ث:  25-30  ميجابايت/ثانية	USB  2.0
	USB 5 جيجابت في الثانية	منفذ USB 3.2 من الجيل 1×1	5  جيجابت/ثانية (625  ميجابايت/ثانية)	R:  90-110  ميجابايت/ثانية ث:  70-90  ميجابايت/ثانية	USB  3.0
	USB 10 جيجابت في الثانية	منفذ USB 3.2 من الجيل الثاني 2×1	10  جيجابت/ثانية (1.25  جيجابايت/ثانية)	؟	USB  3.1
	USB بسرعة 20 جيجابت في الثانية	USB 3.2 Gen 2×2	20  جيجابت/ثانية (2.5  جيجابايت/ثانية)	؟	USB  3.2
	USB بسرعة 40 جيجابت في الثانية	USB4 الجيل 3×2	40  جيجابت/ثانية (5  جيجابايت/ثانية)	؟	USB4
	USB 80 جيجابت في الثانية	USB4 الجيل 4×2	80  جيجابت/ثانية (10  جيجابايت/ثانية)	؟	USB4 الإصدار 2.0

تبلغ أقصى سرعة نقل بيانات في منفذ USB  2.0 480  ميجابت/ثانية (60  ميجابايت/ثانية) لكل وحدة تحكم، وتُوزّع هذه السرعة على جميع الأجهزة المتصلة. يتغلب بعض مصنّعي شرائح الحواسيب الشخصية على هذه المشكلة بتوفير  وحدات تحكم USB 2.0 متعددة ضمن الجسر الجنوبي .

عمليًا، ومع الأخذ في الاعتبار الحمل الزائد لبروتوكول USB، يمكن الحفاظ على معدلات نقل بيانات تصل إلى 320  ميجابت/ثانية (38  ميجابايت/ثانية) عبر نقطة نهاية عالية السرعة. ^{[ 2 ]} قد تتأثر الإنتاجية باختناقات إضافية، مثل محرك الأقراص الصلبة ، كما هو موضح في الاختبارات الروتينية التي أجرتها CNet ، حيث تحافظ عمليات الكتابة على محركات الأقراص الصلبة عالية السرعة النموذجية على معدلات تتراوح بين 25 و30  ميجابايت/ثانية، وعمليات القراءة على معدلات تتراوح بين 30 و42  ميجابايت/ثانية؛ ^{[ 3 ]} وهذا يمثل 70% من إجمالي عرض النطاق الترددي المتاح للناقل. بالنسبة لـ USB  3.0، تتراوح سرعة الكتابة النموذجية بين 70 و90  ميجابايت/ثانية، بينما تتراوح سرعة القراءة بين 90 و110  ميجابايت/ثانية. ^{[ 3 ]} تُستخدم اختبارات القناع، والمعروفة أيضًا باختبارات مخطط العين ، لتحديد جودة الإشارة في المجال الزمني . وهي مُعرّفة في الوثيقة المرجعية كجزء من وصف الاختبار الكهربائي لوضع السرعة العالية (HS) عند 480  ميجابت/ثانية.

بحسب رئيس اتحاد USB-IF، "يُستهلك ما لا يقل عن 10 إلى 15 بالمئة من ذروة سرعة نقل البيانات المعلنة البالغة 60  ميجابايت/ثانية (480  ميجابت/ثانية) لتقنية USB عالية السرعة في بيانات إضافية - بروتوكول الاتصال بين البطاقة والجهاز الطرفي. وتُعدّ البيانات الإضافية جزءًا من جميع معايير الاتصال". ^{[ 1 ]} تُعرض جداول توضح حدود النقل في الفصل الخامس من مواصفات USB.

بالنسبة للأجهزة المتزامنة مثل تدفقات الصوت، يكون عرض النطاق الترددي ثابتًا ومخصصًا حصريًا لجهاز معين. وبالتالي، فإن عرض نطاق ناقل البيانات يؤثر فقط على عدد القنوات التي يمكن إرسالها في وقت واحد، وليس على سرعة الإرسال أو زمن الاستجابة .

•  يُعرّف معيار USB 1.0 معدل نقل البيانات المنخفض (LS) البالغ 1.5 ميجابت/ثانية  . وهو مشابه جدًا للتشغيل بكامل عرض النطاق الترددي، إلا أن كل بت يستغرق ثمانية أضعاف وقت الإرسال. ويهدف هذا المعدل بشكل أساسي إلى خفض تكلفة أجهزة واجهة المستخدم (HID) ذات النطاق الترددي المنخفض، مثل لوحات المفاتيح والفأرات وعصي التحكم.
• معدل السرعة الكاملة (FS) البالغ 12 ميجابت/ثانية هو معدل الإشارة الأساسي لـ USB المحدد بواسطة USB 1.0. يمكن لجميع موزعات USB العمل بهذا المعدل.  
•  تم تقديم سرعة نقل بيانات عالية (HS) تبلغ 480 ميجابت/ثانية في عام 2001 مع تقنية USB  2.0. يجب أن تكون الأجهزة عالية السرعة قادرة أيضًا على العودة إلى السرعة الكاملة، مما يجعلها متوافقة مع الإصدارات السابقة من USB 1.1  . الموصلات متطابقة في كل من USB 2.0  وUSB  1.x.
• سرعة نقل بيانات فائقة (SS) تبلغ 5.0 جيجابت/ثانية. أصدرت شركة إنتل وشركاؤها المواصفات  المكتوبة لتقنية USB 3.0 في أغسطس 2008. وقامت شركة NEC بأخذ عينات من أولى رقائق التحكم بتقنية USB 3.0 في مايو 2009، ^{[ 4 ]} ووصلت أولى المنتجات التي تستخدم مواصفات USB 3.0 في يناير 2010. ^{[ 5 ]} تتميز موصلات USB 3.0 عمومًا بتوافقها مع الإصدارات السابقة، ولكنها تتضمن أسلاكًا جديدة وتشغيلًا ثنائي الاتجاه الكامل.    
•  يتم تعريف معدل SuperSpeed+ (SS+) البالغ 10 جيجابت/ثانية بواسطة USB 3.1،  ويتم تعريف 20 جيجابت/ثانية باستخدام مسارين بواسطة USB 3.2.

يتم نقل إشارات USB باستخدام الإشارات التفاضلية على كابل بيانات مزدوج ملتوي ذي مقاومة مميزة تبلغ 90 أوم ± 15%  . ^{[ 6 ]}

• يستخدم وضعا السرعة المنخفضة (LS) والسرعة الكاملة (FS) زوج بيانات واحد، يُشار إليه بـ D+ و D−، في وضع نصف مزدوج . تتراوح مستويات الإشارة المرسلة بين 0.0 و 0.3  فولت للمستوى المنطقي المنخفض، وبين 2.8 و 3.6  فولت للمستوى المنطقي العالي. خطوط الإشارة غير مُنهّاة .
• يستخدم وضع السرعة العالية (HS) نفس زوج الأسلاك، ولكن باصطلاحات كهربائية مختلفة. تكون جهود الإشارة منخفضة من -10 إلى 10  مللي فولت للمستوى المنخفض ومن 360 إلى 440  مللي فولت للمستوى العالي المنطقي، ويتم إنهاء الإشارة بمقاومة 45  أوم إلى الأرض أو 90  أوم تفاضلية لمطابقة مقاومة كابل البيانات.
• تُضيف تقنية SuperSpeed ​​(SS) زوجين إضافيين من الأسلاك المجدولة المحمية (وموصلات موسعة جديدة متوافقة في الغالب). هذه الأسلاك مخصصة للتشغيل ثنائي الاتجاه الكامل بتقنية SuperSpeed. أما خطوط نصف الاتجاه، فلا تزال تُستخدم للتهيئة. تُحدد مستويات المنطق ليس بمستويات الجهد، بل بتغيرات الجهد. يتراوح الجهد بين ±500 مللي فولت (±20%) أثناء التغير في الوضع العادي، وبين ±200 و600 مللي فولت (بحسب جهاز الإرسال) في وضع الطاقة المنخفضة.
• يستخدم SuperSpeed+ (SS+) معدل إشارة متزايد (وضع Gen 2×1) و/أو المسار الإضافي في موصل Type-C (وضع Gen 1×2 و Gen 2×2).

يكون اتصال USB دائمًا بين جهاز مضيف أو موزع في طرف الموصل A ، ومنفذ الجهاز أو الموزع العلوي في الطرف الآخر.

يحتوي الجهاز المضيف على مقاومات سحب لأسفل  بقيمة 15 كيلو أوم على كل خط بيانات. عندما لا يكون هناك جهاز متصل، يؤدي ذلك إلى خفض مستوى كلا خطي البيانات إلى ما يسمى بحالة الصفر أحادية الطرف (SE0 في وثائق USB)، مما يشير إلى إعادة ضبط أو فصل.

يتم نقل بيانات USB عن طريق تبديل خطوط البيانات بين الحالة J والحالة K المقابلة. يقوم USB بتشفير البيانات باستخدام ترميز خط NRZI .

• يتم إرسال البت 0  عن طريق تبديل خطوط البيانات من J إلى K أو العكس.
• يتم إرسال بت واحد  عن طريق ترك خطوط البيانات كما هي.

لضمان وجود عدد كافٍ من انتقالات الإشارة لاستعادة إشارة الساعة في تدفق البيانات ، تُطبَّق تقنية حشو البتات  على تدفق البيانات: حيث يُضاف بت صفري إضافي إلى تدفق البيانات بعد أي ظهور لستة  بتات 1 متتالية. (وبذلك نضمن وجود  بت صفري لإحداث انتقال في حالة الإرسال).  ويُعدّ استقبال سبعة بتات 1 متتالية خطأً دائمًا. بالنسبة لتقنية USB  3.0، يُستخدم ترميز إضافي لنقل البيانات للتعامل مع معدلات الإشارة الأعلى المطلوبة.

مثال على الإرسال على جهاز كامل السرعة

نمط التزامن

تبدأ حزمة بيانات USB بتسلسل تزامن مكون من 8 بتات، وهو 00000001₂. أي أنه بعد حالة الخمول الأولية J، تتبادل خطوط البيانات الحالة KJKJKJKK. يشير  البت الأخير 1 (حالة K المتكررة  ) إلى نهاية نمط التزامن وبداية إطار بيانات USB. أما بالنسبة لتقنية USB ذات النطاق الترددي العالي، فتبدأ الحزمة بتسلسل تزامن مكون من 32 بتًا.

نهاية الحزمة (EOP)

يُشار إلى نهاية الحزمة (EOP) بقيام جهاز الإرسال بتشغيل خطي SE0 (حيث يكون كل من D+ وD− أقل من الحد الأقصى)  وحالة J لمدة بت واحد  . بعد ذلك، يتوقف جهاز الإرسال عن تشغيل خطي D+/D−، وتُبقيه مقاومات السحب المذكورة سابقًا في حالة J (الخمول). في بعض الأحيان، قد يُضيف الانحراف الناتج عن الموزعات مدة بت واحدة قبل SE0 في نهاية الحزمة. قد يؤدي هذا البت الإضافي أيضًا إلى انتهاك لقواعد التحقق من سلامة البيانات (bit stuff) إذا كانت البتات الستة السابقة له في CRC تساوي 1. يجب على جهاز الاستقبال تجاهل هذا البت.

إعادة ضبط الحافلة

تتم إعادة ضبط ناقل USB باستخدام  إشارة SE0 مطولة (من 10 إلى 20 مللي ثانية).

يُستخدم بروتوكول خاص أثناء إعادة الضبط، يُسمى "النبضات"  ، للتفاوض على وضع السرعة العالية مع المضيف أو الموزع. يتصل الجهاز الذي يدعم السرعة العالية أولًا كجهاز كامل السرعة (حيث يكون خط D+ في حالة عالية)، ولكن عند تلقيه إشارة إعادة ضبط USB (حيث يكون كل من خطي D+ وD- في حالة منخفضة من المضيف لمدة تتراوح بين 10 و20 مللي ثانية)، يقوم برفع مستوى خط D-، وهو ما يُعرف بالنبضة K. يشير هذا إلى المضيف بأن الجهاز يعمل بنطاق ترددي عالٍ. إذا كان المضيف/الموزع يدعم السرعة العالية أيضًا، فإنه يُصدر نبضات (يُعيد حالتي J وK بالتناوب على خطي D- وD+) لإعلام الجهاز بأن الموزع يعمل بنطاق ترددي عالٍ. يجب أن يتلقى الجهاز ثلاث مجموعات على الأقل من نبضات KJ قبل أن ينتقل إلى وضع السرعة العالية ويبدأ في إرسال إشارات السرعة العالية. نظرًا لأن تقنية SuperSpeed ​​وما بعدها تستخدم أسلاكًا منفصلة وإضافية عن تلك المستخدمة في الأوضاع السابقة، فإن التفاوض على النطاق الترددي هذا غير مطلوب.

يبلغ تفاوت تردد الساعة 480.00±0.24  ميجابت/ثانية، و12.00±0.03  ميجابت/ثانية، و1.50±0.0225  ميجابت/ثانية.

يستخدم منفذ USB  3 كابلات نحاسية مجدولة مطلية بالقصدير من عيار AWG-28 ^{[ 7 ]} معمقاومة 90 ± 7  أوم لأزواجها التفاضلية عالية السرعة. تستخدم الإشارات الكهربائية مسجل إزاحة بتغذية راجعة خطية وتشفير 8b/10b مع توقيت طيف منتشر ، تُرسل بجهد اسمي 1  فولت مع  عتبة استقبال 100 مللي فولت؛ ويستخدم جهاز الاستقبال تدريبًا على معادلة الإشارة. رؤوس الحزم محمية بـ CRC-16، بينما حمولة البيانات محمية بـ CRC-32. يمكن استخدام طاقة تصل إلى 3.6  واط. وحدة الحمل الواحدة في وضع السرعة الفائقة تساوي 150  مللي أمبير. ^{[ 8 ]}

تتكون حزم المصافحة من بايت واحد فقط يُمثل مُعرّف العملية (PID)، وتُرسل عادةً استجابةً لحزم البيانات. يتم الكشف عن الأخطاء عن طريق إرسال أربعة بتات، تُمثل نوع الحزمة مرتين، في بايت واحد من مُعرّف العملية باستخدام الصيغة المُكملة . الأنواع الأساسية الثلاثة هي: ACK ، الذي يُشير إلى استلام البيانات بنجاح؛ وNAK ، الذي يُشير إلى عدم إمكانية استلام البيانات وضرورة إعادة المحاولة؛ و STALL ، الذي يُشير إلى وجود خطأ في الجهاز وعدم قدرته على نقل البيانات حتى يتم اتخاذ إجراء تصحيحي (مثل تهيئة الجهاز). ^{[ 9 ] [ 10 ]}

أضافت تقنية USB  2.0 حزمتي مصافحة إضافيتين: NYET و ERR . تشير NYET إلى أن عملية تقسيم البيانات لم تكتمل بعد، بينما تشير ERR إلى فشل عملية تقسيم البيانات. يُستخدم حزمة NYET أيضًا لإعلام المضيف بأن الجهاز قد استقبل حزمة بيانات، ولكنه لا يستطيع استقبال المزيد بسبب امتلاء المخزن المؤقت. يسمح هذا للمضيف بالتحول إلى إرسال رموز PING صغيرة للاستعلام عن جاهزية الجهاز، بدلًا من إرسال حزمة بيانات كاملة غير مرغوب فيها لمجرد الحصول على رد NAK. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

حزمة المصافحة الوحيدة التي يمكن لجهاز USB المضيف توليدها هي حزمة تأكيد الاستلام (ACK). إذا لم يكن جاهزًا لاستقبال البيانات، فلا ينبغي له أن يُصدر تعليمات للجهاز بإرسالها.

تتكون حزم الرموز من بايت مُعرّف العملية (PID) متبوعًا ببايتين من البيانات: 11  بتًا للعنوان ورمز التحقق الدوري (CRC) بخمسة بتات. تُرسل الرموز من قِبل المُضيف فقط، وليس من قِبل أي جهاز. فيما يلي بعض الرموز الموجودة في USB 1.0:

• تحتوي رموز الإدخال والإخراج على رقم جهاز مكون من سبعة بتات ورقم نقطة نهاية مكون من أربعة بتات لإصدار أوامر للجهاز بإرسال حزم DATAx، أو استقبال حزم DATAx التالية، على التوالي.
  • يتوقع رمز IN استجابة من الجهاز. قد تكون الاستجابة إما NAK أو STALL أو إطار DATAx . في الحالة الأخيرة، يُصدر المضيف مصافحة ACK إذا كان ذلك مناسبًا.
  • يتبع رمز OUT مباشرةً إطار DATAx . ويستجيب الجهاز بـ ACK أو NAK أو NYET أو STALL، حسب الاقتضاء.
• يعمل رمز الإعداد (SETUP) بشكل مشابه لرمز الإخراج (OUT)، ولكنه يُستخدم لإعداد الجهاز في البداية. ويتبعه إطار بيانات (DATA0) مكون من ثمانية بايتات بتنسيق قياسي.
• في كل جزء من الألف من الثانية (12000 مرة بتية كاملة النطاق ) ، يُرسل مضيف USB رمز SOF (بداية الإطار) خاصًا، يحتوي على رقم إطار متزايد مكون من 11 بتًا بدلًا من عنوان الجهاز. يُستخدم هذا الرمز لمزامنة عمليات نقل البيانات المتزامنة والمتقطعة. تتلقى أجهزة USB 2.0 عالية السرعة  سبعة رموز SOF إضافية لكل إطار، يُضيف كل منها إطارًا مصغرًا مدته  125 ميكروثانية (60000 مرة بتية عالية النطاق لكل منها).

أضافت تقنية USB  2.0 أيضًا رمز PING ورمز SPLIT أكبر حجمًا بثلاثة بايتات :

• يستعلم أمر PING من جهاز ما عما إذا كان جاهزًا لاستقبال حزمة بيانات (OUT/DATA). يُرسل أمر PING عادةً من قِبل المضيف عند استطلاع جهاز استجاب مؤخرًا بـ NAK أو NYET. هذا يُجنّب الحاجة إلى إرسال حزمة بيانات كبيرة إلى جهاز يشك المضيف في أنه غير راغب في استقبالها. ^{[ 11 ]} يستجيب الجهاز بـ ACK أو NAK أو STALL، حسب الحالة.
• تُستخدم بروتوكولات SPLIT لتنفيذ عمليات نقل البيانات المجزأة. فبدلاً من إشغال ناقل USB عالي النطاق الترددي بإرسال البيانات إلى جهاز USB أبطأ، يستقبل أقرب موزع قادر على نقل البيانات بسرعة عالية رمز SPLIT متبوعًا بحزمة أو حزمتين من بيانات USB بسرعة عالية، ثم يُجري عملية نقل البيانات بسرعة كاملة أو منخفضة، ويُرسل الاستجابة بسرعة عالية عند طلب رمز SPLIT ثانٍ. يحتوي هذا الرمز على رقم موزع مكون من سبعة بتات، و12 بتًا لعلامات التحكم، ورمز CRC مكون من خمسة بتات.

تتكون حزمة البيانات من معرف العملية (PID) متبوعًا بـ 0-1024  بايت من حمولة البيانات ورمز التحقق الدوري (CRC) ذي 16 بت. ^{[ 12 ]}

• تصل إلى 8  بايت من البيانات بسرعة منخفضة (LS). ^{[ 12 ]}
• تصل  سعة البيانات إلى 1023 بايت بسرعة كاملة (FS). ^{[ 12 ]}
• تصل  سعة نقل البيانات إلى 1024 بايت بسرعة عالية (HS). ^{[ 12 ]}

يوجد نوعان أساسيان من حزم البيانات، DATA0 و DATA1 . يجب أن تسبق حزمة البيانات دائمًا رمز عنوان، وعادةً ما يتبعها رمز مصافحة من المُستقبِل إلى المُرسِل. يوفر هذان النوعان من الحزم رقم التسلسل المكون من بت واحد، وهو رقم مطلوب لبروتوكول ARQ الذي يعتمد على التوقف والانتظار . إذا لم يتلقَّ مُضيف USB استجابة (مثل ACK) للبيانات التي أرسلها، فلن يعرف ما إذا كانت البيانات قد استُلمت أم لا؛ فقد تكون البيانات قد فُقدت أثناء النقل، أو قد تكون قد استُلمت ولكن لم تُستلَم استجابة المصافحة.

لحل هذه المشكلة، يحتفظ الجهاز بسجل لنوع حزمة بيانات DATAx التي استقبلها آخر مرة. إذا استقبل حزمة بيانات DATAx أخرى من نفس النوع، يتم تأكيد استلامها ولكن يتم تجاهلها باعتبارها مكررة. ولا يتم استقبال سوى حزمة بيانات DATAx من النوع المعاكس.

إذا تعرضت البيانات للتلف أثناء الإرسال أو الاستقبال، يفشل فحص CRC. وعند حدوث ذلك، لا يُصدر المُستقبِل إشعار تأكيد (ACK)، مما يُجبر المُرسِل على إعادة إرسال الحزمة. ^{[ 13 ]}

عندما تتم إعادة ضبط الجهاز باستخدام حزمة SETUP، فإنه يتوقع حزمة DATA0 بحجم 8 بايت بعد ذلك.

أضافت تقنية USB  2.0 نوعي حزم البيانات DATA2 و MDATA أيضًا. تُستخدم هذه الحزم فقط من قِبل الأجهزة ذات النطاق الترددي العالي التي تُجري عمليات نقل متزامنة ذات نطاق ترددي عالٍ، والتي يجب أن تنقل أكثر من 1024  بايت لكل  إطار صغير (8192  كيلوبايت/ثانية) عند 125 ميكروثانية.

يستطيع الموزع دعم الأجهزة ذات النطاق الترددي المنخفض مع الأجهزة الأخرى ذات السرعات المختلفة عبر قيمة PID خاصة، PRE . هذا ضروري لأن موزع USB يعمل كمكرر بسيط، حيث يبث رسالة المضيف إلى جميع الأجهزة المتصلة بغض النظر عما إذا كانت الحزمة موجهة إليها أم لا. هذا يعني أنه في بيئة ذات سرعات مختلطة، هناك خطر محتمل يتمثل في أن الأجهزة ذات السرعة المنخفضة قد تُسيء تفسير إشارة عالية السرعة من المضيف.

لتجنب هذا الخطر، إذا اكتشف موزع USB مزيجًا من الأجهزة عالية السرعة أو كاملة السرعة والأجهزة منخفضة السرعة، فإنه يعطل افتراضيًا الاتصال بالجهاز منخفض السرعة ما لم يتلقَّ طلبًا للتبديل إلى وضع السرعة المنخفضة. عند استقبال حزمة PRE، يعيد الموزع تفعيل منفذ الإخراج مؤقتًا لجميع الأجهزة منخفضة السرعة، مما يسمح للمضيف بإرسال حزمة واحدة منخفضة السرعة إلى هذه الأجهزة. بعد إرسال حزمة السرعة المنخفضة، تُرسل إشارة نهاية الحزمة (EOP) إلى الموزع لتعطيل جميع منافذ الإخراج للأجهزة منخفضة السرعة مرة أخرى.

بما أن جميع بايتات PID تتضمن أربعة  بتات أصفار، فإنها تغادر الناقل في  حالة K ذات النطاق الترددي الكامل، وهي نفسها  حالة J ذات النطاق الترددي المنخفض. يلي ذلك توقف قصير، تقوم خلاله الموزعات بتفعيل مخارجها ذات النطاق الترددي المنخفض، والتي تكون في حالة خمول في  حالة J. ثم تتبعها حزمة بيانات ذات نطاق ترددي منخفض، تبدأ بتسلسل مزامنة وبايت PID، وتنتهي بفترة قصيرة من SE0. يمكن للأجهزة ذات النطاق الترددي الكامل، باستثناء الموزعات، تجاهل حزمة PRE ومحتوياتها ذات النطاق الترددي المنخفض، حتى يشير SE0 الأخير إلى وجود حزمة بيانات جديدة.

يُستخدم هذا لحصر الأجهزة وإدارة الاتصال، ويُعلم الجهاز بأن المضيف يرغب في بدء عملية تبادل نقل التحكم.

• اعتمادًا على حزمة الإعداد، قد تحدث حزمة بيانات اختيارية من الجهاز إلى المضيف أو من المضيف إلى الجهاز.

تتكون عملية تبادل نقل السيطرة من ثلاث مراحل متميزة، كل منها تتكون من معاملاتها الخاصة:

• مرحلة الإعداد: هذا هو أمر الإعداد الذي يرسله المضيف إلى الجهاز. ويتكون من رمز إعداد، وحزمة بيانات من المضيف تحتوي على بنية "حزمة الإعداد" المذكورة أعلاه، وحزمة مصافحة من الجهاز. ^{[ 14 ]}
• مرحلة البيانات (اختيارية): تحتوي هذه المرحلة على المعلومات الموصوفة (في حالة نقل البيانات من مضيف إلى جهاز) أو المطلوبة (في حالة نقل البيانات من جهاز إلى مضيف) بواسطة مرحلة الإعداد. قد تتكون هذه المرحلة من عدة عمليات، وتنتهي في ظل شروط متعددة: ^{[ 15 ]}
  • المعاملة التي تحتوي على حزمة بيانات بدون حمولة على الإطلاق تسمى حزمة ذات طول صفري.
  • المعاملة التي تحتوي على حزمة بيانات بطول أصغر من الحد الأقصى لحجم الحزمة لتلك النقطة النهائية تسمى حزمة "قصيرة".
  • عندما يتم إرسال الكمية المحددة من البيانات بواسطة حقل wLength في حزمة الإعداد.
• مرحلة الحالة: معاملة ذات طول صفري، في اتجاه معاكس لمرحلة البيانات، للإشارة إلى اكتمال النقل والتحقق من أن الجهاز قد أكمل النقل بدون خطأ. ^{[ 14 ]}

يُمكّن هذا النظام المضيف من إدارة ناقل البيانات، مثل تعداد أجهزة USB الجديدة، عبر استرجاع مُعرّفاتها . ويُتيح استرجاع هذه المُعرّفات تحديد فئة USB، ومعرّف البائع (VID)، ومعرّف المنتج (PID)، والتي تُستخدم غالبًا لتحديد برنامج تشغيل USB المناسب للجهاز. ويمكن تحديد موقع جهاز USB باستخدام عنوان ناقل البيانات: عنوان الجهاز، أو باستخدام عنوان الموزع: عنوان المنفذ. ^{[ 16 ]}

أيضًا، بعد استرداد الواصفات، يقوم المضيف بإجراء تبادل نقل تحكم آخر، ولكن بدلاً من ذلك لتعيين عنوان جهاز USB إلى ADDRx جديد.