애플 데스크톱 버스
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1. 개요
애플 데스크톱 버스(ADB)는 1986년 애플 II GS에 처음 도입되어 매킨토시 II 및 SE를 시작으로 다양한 애플 컴퓨터에 사용된 직렬 통신 방식이다. ADB는 키보드, 마우스, 그래픽 태블릿과 같은 입력 장치를 연결하는 데 주로 사용되었으며, 최대 3개의 주변 장치를 직렬로 연결할 수 있었다. 1998년 아이맥 출시와 함께 USB로 대체되었고, 1999년 Power Macintosh G3 (Blue & White)가 ADB 포트를 탑재한 마지막 애플 컴퓨터가 되었다. ADB는 4핀 미니 DIN 커넥터를 사용하며, 데이터 전송에 단일 핀을 사용하는 자기 동기 신호를 사용한다. ADB 관련 특허는 애플이 소유하고 있으며, 핫 스와핑 시 전원 문제와 커넥터의 내구성 문제 등의 단점이 존재했다.
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| 애플 데스크톱 버스 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 인간 입력 장치 인터페이스 |
| 개발사 | 애플 컴퓨터 |
| 개발일 | 1986년 |
| 단종일 | 1999년 |
| 대체 기술 | RS-422/6522 키보드 및 마우스 |
| 대체 기술 (이후) | USB 및 FireWire |
| 대체 시기 | 1998–1999년 |
| 핫플러그 | 간헐적 지원 |
| 데이터 신호 | 양방향 직렬 명령 스트림 |
| 데이터 대역폭 | 최대 125 kbit/s (~10 kbit/s 실제) |
| 장치 수 | 최대 16개 (~5개 실제, 3개 지원) |
| 데이터 방식 | 직렬 |
| 물리적 커넥터 | 미니-DIN |
| 핀 수 | 4 |
| |
| 핀 1 | 데이터 |
| 핀 1 이름 | 애플 장치 버스 |
| 핀 2 | 전원 켜기 |
| 핀 2 이름 | PSW |
| 핀 3 | +5 볼트 전원 |
| 핀 3 이름 | +5 V |
| 핀 4 | 접지 |
| 핀 4 이름 | GND |
| 핀아웃 참고 | S-Video와 동일한 커넥터 |
2. 역사
애플 엔지니어링 팀은 초기 매킨토시 컴퓨터 개발 과정에서 직렬 통신을 위해 자일로그 8530을 선택했다. 이 칩은 원래 여러 장치를 단일 포트에 연결하여 호스트 컴퓨터와 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 간단한 통신 프로토콜을 내장하고 있었다. 이는 다양한 유형의 포트나 확장 슬롯 사용의 필요성을 없애기 위함이었다.[2]
컴퓨터 네트워킹이 중요해지면서, 카드 슬롯이 없는 매킨토시는 이더넷 같은 근거리 통신망 표준을 지원하기 어려웠다. 이에 AppleBus에 대한 작업은 네트워킹 목적으로 전환되었고, 1985년에 AppleTalk 시스템으로 출시되었다. 결과적으로 매킨토시는 원래의 마우스 및 키보드 포트만 남게 되었고, 저속 장치용 범용 시스템은 갖추지 못했다.[2]
애플 IIGS에 처음으로 Apple Desktop Bus(ADB)가 탑재되었다. 이후 매킨토시 II와 매킨토시 SE를 시작으로 모든 애플 매킨토시 기종, NeXT 컴퓨터 모델에도 사용되었다.[3] ADB는 주로 키보드, 마우스 등 입력 장치 연결에 사용되었지만, 소프트웨어 보호 동글이나 TelePort 모뎀 같은 특수 용도로도 사용되었다.
ADB는 버스 전원으로 전력을 공급할 수 있는 세계 최초의 범용 직렬 버스 연결 시스템이었다. 하나의 버스에 주변 기기를 3대까지 직렬 연결이 가능했고, 일부 모델은 키보드의 전원 버튼으로 시스템 전원을 켤 수 있었다.
ADB는 1986년 Apple IIGS에 처음 탑재, 1999년 Power Macintosh G3 (Blue & White)가 마지막 탑재 기종이었다. PowerBook 시리즈에서는 PowerBook G3 (Bronze Keyboard) 이후 외부 인터페이스로는 탑재되지 않았지만, 키보드나 터치패드 연결을 위한 내부 인터페이스로 사용되었다. 아이맥과 iBook에는 ADB 대신 USB가 탑재되었다.
1998년 아이맥을 시작으로 애플은 ADB에서 USB로 전환했다. ADB 포트를 마지막으로 탑재한 애플 컴퓨터는 1999년 파워 매킨토시 G3 (블루 앤 화이트)였다.[1] 파워PC 기반 파워북과 아이북은 내장 컴퓨터 키보드와 터치패드 인터페이스에 ADB 프로토콜을 계속 사용하다,[1] 이후 모델은 USB 기반 트랙패드를 사용한다.[1]
2. 1. AppleBus
초창기 매킨토시 컴퓨터 개발 과정에서 엔지니어링 팀은 직렬 통신을 위해 자일로그 8530을 선택했다. 이는 처음에는 8530 내부에 구현된 간단한 통신 프로토콜을 사용하여, 여러 장치를 단일 포트에 연결하여 호스트 컴퓨터와 데이터를 주고받을 수 있도록 하기 위한 것이었다. 이 아이디어는 여러 장치를 하나의 포트에 연결하여 다양한 유형의 포트나 확장 슬롯 사용의 필요성을 없애는 것이었다.[2]이 AppleBus 시스템 개발 과정에서 컴퓨터 네트워킹은 모든 컴퓨터 시스템의 매우 중요한 기능이 되었다. 카드 슬롯이 없었기 때문에 매킨토시는 이더넷 또는 유사한 근거리 통신망 표준에 대한 지원을 쉽게 추가할 수 없었다. AppleBus에 대한 작업은 네트워킹 목적으로 전환되었고, 1985년에 AppleTalk 시스템으로 출시되었다. 이로 인해 매킨토시는 원래의 단일 용도 마우스 및 키보드 포트를 갖게 되었고, 저속 장치에서 사용할 수 있는 범용 시스템은 갖추지 못했다.[2]
2. 2. Apple Desktop Bus
애플 IIGS에 처음으로 Apple Desktop Bus(ADB)가 탑재되었다. 애플 매킨토시의 매킨토시 II와 매킨토시 SE를 시작으로 모든 기종에 사용되었다. 이후 NeXT 컴퓨터 모델에도 사용되었다.[3] ADB 장치의 대다수는 트랙볼, 조이스틱, 그래픽 태블릿 등을 포함한 입력 장치였다. 소프트웨어 보호 동글과 TelePort 모뎀과 같은 특수 용도로도 사용되었다.ADB는 키보드, 마우스, 필압 태블릿 등 입력 장치를 연결하는데 사용되었다. Apple IIGS, Macintosh SE 이후 및 Macintosh 호환 기종 외에도 피핀 앳마크, NeXTStation Turbo 하드웨어 등에도 채용되었다. 단자 형태는 S 단자와 거의 동일한 mini DIN 4핀이다(피핀 앳마크는 [https://retrostuff.org/2019/11/24/pippin-atmark-adb-adapter-dongles/ P-ADB]라는 독자적인 형태). 하지만 일본에서는 ADB 케이블을 S 단자 케이블로, 또는 S 단자 케이블을 ADB 케이블로 대용하는 것은 피하는 것이 좋다. 일본의 S 단자 케이블과 ADB 케이블의 단자는 돌출부가 다르기 때문이다.(자세한 내용은 S 단자#S 단자 형태 항목을 참조. ADB 커넥터는 해외의 S 단자 커넥터와 동일한 형태)
ADB는 버스 전원으로 전력을 공급할 수 있는 세계 최초의 범용 직렬 버스 연결 시스템으로, 하나의 버스에서 주변 기기를 3대까지 직렬로 연결할 수 있으며, 일부 모델을 제외하고는 키보드의 전원 버튼으로 시스템의 전원을 켤 수 있었다.
ADB는 1986년에 출시된 Apple IIGS에 처음 탑재되었으며, 1999년에 출시된 Power Macintosh G3 (Blue & White)가 마지막 탑재 기종이 되었다. PowerBook 시리즈에서는 PowerBook G3 (Bronze Keyboard) 이후 외부 인터페이스로는 탑재되지 않았지만, 키보드나 터치패드를 연결하는 내부 인터페이스로 사용되었다. iMac과 iBook에는 탑재되지 않고 ADB 대신 USB가 탑재되었다.
2. 3. USB로의 전환
1998년 아이맥을 시작으로 애플은 애플 데스크톱 버스에서 USB로 전환했다. 애플 데스크톱 버스 포트를 마지막으로 탑재한 애플 컴퓨터는 1999년 파워 매킨토시 G3 (블루 앤 화이트)였다.[1] 파워PC 기반 파워북과 아이북은 내장 컴퓨터 키보드와 터치패드 인터페이스에 애플 데스크톱 버스 프로토콜을 계속 사용하다가,[1] 이후 모델들은 USB 기반 트랙패드를 사용한다.[1]3. 디자인
ADB는 구현 비용이 저렴하고 사용하기 쉬운 범용 직렬 버스 연결 시스템으로 설계되었다. S-Video와 비슷하지만 호환되지 않는 4핀 미니-DIN 커넥터가 사용되었는데, 이는 작고 널리 사용되며 "올바른 방향"으로만 삽입할 수 있다는 장점이 있다. 별도의 고정 장치는 없지만 마찰만으로도 ADB와 같은 가벼운 작업에는 충분히 견고하다.[4]
ADB 프로토콜은 데이터 전송에 단일 핀('''애플 데스크톱 버스'''로 표시)을 사용한다. 나머지 두 핀은 +5V 전원과 접지에 사용되며, +5V 핀은 최소 500mA를 보장하고 각 장치는 최대 100mA를 사용할 수 있다. ADB는 호스트 컴퓨터의 전원 공급 장치에 직접 연결되는 '''PSW''' (전원 스위치) 핀을 포함하여, 키보드의 키를 눌러 ADB 소프트웨어 신호 해석 없이 기기를 시작할 수 있게 해준다.[4]
키보드, 마우스, 필압 태블릿 등 입력 장치 연결에 사용된다. 단자 형태는 S 단자와 거의 동일한 mini DIN 4핀이지만(피핀 앳마크는 [https://retrostuff.org/2019/11/24/pippin-atmark-adb-adapter-dongles/ P-ADB]라는 독자적인 형태), 일본에서는 ADB 케이블과 S 단자 케이블을 서로 대용하는 것을 피하는 것이 좋다. 이는 일본 내 S 단자 케이블과 ADB 케이블의 단자 돌출부가 다르기 때문이다. (자세한 내용은 S 단자#S 단자 형태 항목 참조. ADB 커넥터는 해외 S 단자 커넥터와 동일한 형태)
버스 전원으로 전력을 공급할 수 있으며, 하나의 버스에 주변 기기를 3대까지 직렬로 연결할 수 있다. 또한 일부 모델을 제외하고는 키보드의 전원 버튼으로 시스템 전원을 켤 수 있다.
데이터 신호는 0을 65μs 동안 낮게, 35μs 동안 높게 보내는 자기 동기 신호 방식을 사용하며, 1을 보낼 때는 반대 타이밍을 사용한다.[4] 이는 5V 풀업이 있는 멀티 드롭 오픈 콜렉터 설계이며, 장치 ID 충돌을 피하기 위해 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 감지를 사용하고, 장치가 서비스 요청이 필요함을 나타내기 위해 정지 비트에서 클럭 스트레칭을 사용한다.[4]
ADB 시스템은 장치가 단일 숫자(주소)를 디코딩하고 여러 개의 작은 데이터 비트(레지스터)를 보유하는 기능을 기반으로 한다. 모든 트래픽은 호스트 컴퓨터에 의해 제어되며, 데이터를 읽거나 쓰기 위한 명령을 전송한다. 장치는 컴퓨터가 먼저 요청하지 않으면 버스를 사용할 수 없다.
요청은 단일 바이트 문자열 형태이며, 상위 4비트는 주소(최대 16개 장치), 다음 2비트는 명령어(talk, listen, flush, reset), 마지막 2비트는 레지스터(0~3)를 나타낸다.
- `talk` - 레지스터 내용을 컴퓨터로 전송.
- `listen` - 레지스터를 지정된 값으로 설정.
- `flush` - 레지스터 내용 지움.
- `reset` - 버스 내 모든 장치 재설정.
마우스 주소가 $D일 때, 컴퓨터는 주기적으로 `1101 11 00` 메시지를 보내 장치 $D에게 `talk` 명령(레지스터 0, "최신 위치 변경 사항")을 내린다. 레지스터는 2~8바이트를 포함하며, 레지스터 0은 기본 통신 채널, 레지스터 1과 2는 미정의(타사 개발자용 구성 정보), 레지스터 3은 장치 식별 정보를 담는다.
장치 주소와 열거는 재설정 시 기본값(키보드 $2, 마우스 $3 등)으로 설정된다. 컴퓨터 전원 인가 시, 드라이버는 기본 주소에 `talk` 명령(레지스터 3 요청)을 보내고, 응답 없으면 해당 주소를 무시한다. 응답 시, 장치는 새 주소로 이동하고, 컴퓨터는 다시 새 주소로 명령을 보내는 과정을 반복, 장치를 활성화하고 폴링한다.
드물지만, 동일 종류 장치(그래픽 태블릿, 복제 방지 동글 등)가 2개 이상 연결될 수 있다. 이때 장치는 응답 전 무작위 대기, 버스 사용 유무 확인 후 응답하여 충돌을 회피한다.[3]
3. 1. 물리적 특징
ADB는 구현 비용이 저렴하면서도 사용하기 쉽도록 설계되었다. 적합한 커넥터는 4핀 미니-DIN으로, S-Video에도 사용되지만 호환되지 않는다. 커넥터는 작고 널리 사용되며 "올바른 방향"으로만 삽입할 수 있다. 고정되지 않지만 마찰에 의한 고정으로도 ADB와 같은 가벼운 작업에는 충분히 견고하다.[4]ADB 프로토콜은 '''애플 데스크톱 버스'''로 표시된 데이터에 단일 핀만 필요로 한다. 다른 두 개의 핀은 +5V 전원과 접지에 사용된다. +5V 핀은 최소 500mA를 보장하며, 장치는 각각 100mA만 사용해야 한다. ADB는 또한 호스트 컴퓨터의 전원 공급 장치에 직접 연결되는 '''PSW''' (전원 스위치) 핀을 포함한다. 이는 키보드에서 키를 누르면 ADB 소프트웨어가 신호를 해석할 필요 없이 기기를 시작할 수 있도록 포함되었다.[4]
키보드, 마우스, 필압 태블릿 등 입력 장치를 연결한다. 단자 형태는 S 단자와 거의 동일한 mini DIN 4핀이다 (피핀 앳마크는 [https://retrostuff.org/2019/11/24/pippin-atmark-adb-adapter-dongles/ P-ADB]라는 독자적인 형태). 하지만 일본에서는 ADB 케이블을 S 단자 케이블로, 또는 S 단자 케이블을 ADB 케이블로 대용하는 것은 피하는 것이 좋다. 일본의 S 단자 케이블과 ADB 케이블의 단자는 돌출부가 다르기 때문이다. (자세한 내용은 S 단자#S 단자 형태 항목을 참조. ADB 커넥터는 해외의 S 단자 커넥터와 동일한 형태)
버스 전원으로 전력을 공급할 수 있는 세계 최초의 범용 직렬 버스 연결 시스템으로, 하나의 버스에서 주변 기기를 3대까지 직렬로 연결할 수 있으며, 일부 모델을 제외하고는 키보드의 전원 버튼으로 시스템의 전원을 켤 수 있다.
3. 2. 통신 방식
ADB 프로토콜은 데이터 전송에 단일 핀만 사용한다. 데이터 신호는 0을 65μs 동안 낮게, 35μs 동안 높게 보내는 방식으로 자기 동기 신호를 사용하며, 1을 보낼 때는 반대 타이밍을 사용한다.[4] 이는 5V 풀업이 있는 멀티 드롭 오픈 콜렉터 설계이며, 장치 ID 충돌을 피하기 위해 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 감지를 사용하고, 장치가 서비스 요청이 필요함을 나타내기 위해 정지 비트에서 클럭 스트레칭을 사용한다.[4]다른 두 개의 핀은 +5V 전원과 접지에 사용된다. +5V 핀은 최소 500mA를 보장하며, 장치는 각각 100mA만 사용해야 한다. ADB는 또한 호스트 컴퓨터의 전원 공급 장치에 직접 연결되는 '''PSW''' (전원 스위치) 핀을 포함한다. 이는 키보드의 키를 누르면 ADB 소프트웨어가 신호를 해석할 필요 없이 기기를 시작할 수 있도록 포함되었다.
3. 3. 작동 원리
ADB 시스템은 장치에 단일 숫자(주소)를 디코딩하고 여러 개의 작은 데이터 비트(레지스터)를 보유하는 기능을 기반으로 한다. 모든 트래픽은 호스트 컴퓨터에 의해 제어되며, 호스트 컴퓨터는 데이터를 읽거나 쓰기 위한 명령을 전송한다. 컴퓨터가 먼저 요청하지 않으면 장치는 버스를 사용할 수 없다.이러한 요청은 단일 바이트 문자열 형태로 이루어진다. 상위 4비트는 주소, 즉 체인에 있는 장치 중 하나의 ID를 나타낸다. 4비트를 사용하면 단일 버스에 최대 16개의 장치를 연결할 수 있다. 다음 2비트는 4가지 명령 중 하나를 지정하고, 마지막 2비트는 4가지 레지스터 중 하나를 나타낸다. 명령어는 다음과 같다.
- `talk` - 선택된 장치에게 레지스터의 내용을 컴퓨터로 전송하도록 지시한다.
- `listen` - 장치에게 레지스터를 다음 값으로 설정하도록 지시한다.
- `flush` - 선택된 레지스터의 내용을 지운다.
- `reset` - 버스의 모든 장치에게 재설정하도록 지시한다.
예를 들어, 마우스가 주소 $D에 있는 것으로 알려진 경우 컴퓨터는 주기적으로 버스에 다음과 같은 1바이트 메시지를 전송한다.
`1101 11 00`
이는 장치 $D(1101)가 talk(11)를 수행하고 레지스터 0(00)의 내용을 반환해야 함을 의미한다. 마우스에게 이것은 "최신 위치 변경 사항을 알려주세요"를 의미한다. 레지스터는 2~8바이트를 포함할 수 있다. 레지스터 0은 일반적으로 기본 통신 채널이다. 레지스터 1과 2는 정의되지 않았으며, 일반적으로 타사 개발자가 구성 정보를 저장할 수 있도록 설계되었다. 레지스터 3은 항상 장치 식별 정보를 포함한다.
3. 4. 장치 열거 및 식별
장치의 주소와 열거는 재설정 시 기본값으로 설정된다. 예를 들어, 모든 키보드는 $2로, 모든 마우스는 $3으로 설정된다. 컴퓨터가 처음 전원을 켜면 애플 데스크톱 버스 장치 드라이버는 이러한 알려진 기본 주소 각각에 차례로 `talk` 명령을 보내 레지스터 3의 내용을 요청한다. 특정 주소에서 응답이 없으면 컴퓨터는 해당 주소를 죽은 것으로 표시하고 나중에 폴링하지 않는다.장치가 응답하면 새로운 무작위로 선택된 더 높은 주소로 이동한다고 말한다. 그런 다음 컴퓨터는 해당 새 주소로 다른 명령을 보내 장치에 또 다른 새 주소로 이동하도록 요청하여 응답한다. 이 작업이 완료되면 해당 장치는 활성으로 표시되고 시스템은 향후 해당 장치를 계속 폴링한다. 이 방식으로 모든 장치가 열거되면 버스를 사용할 준비가 된다.
흔한 일은 아니었지만 애플 데스크톱 버스에는 동일한 종류의 장치가 둘 이상 연결될 수 있었다. 예를 들어 두 개의 그래픽 태블릿 또는 소프트웨어 복제 방지 동글이 있다. 이 경우 해당 기본 주소의 장치를 요청하면 둘 다 응답하고 충돌이 발생할 수 있다. 장치에는 이 문제를 피할 수 있는 작은 타이밍 비트가 포함되어 있다. 호스트에서 메시지를 수신한 후 장치는 응답하기 전에 짧은 무작위 시간 동안 대기한 다음 버스가 사용 중이 아닌지 확인하기 위해 버스를 "스누핑"한 후에만 응답한다.[3]
예를 들어 동글이 두 개 연결되어 있으면 버스가 처음 설정되고 해당 주소를 쿼리할 때 무작위 대기 타이머로 인해 그 중 하나가 먼저 응답한다. 다른 하나는 버스가 사용 중임을 인지하고 응답하지 않는다. 그런 다음 호스트는 해당 원래 주소로 다른 메시지를 보내지만 하나의 장치가 새 주소로 이동했으므로 다른 장치만 응답한다. 이 프로세스는 원래 주소에 대한 요청에 아무도 응답하지 않을 때까지 계속된다. 즉, 더 이상 열거할 해당 유형의 장치가 없음을 의미한다.[3]
4. 문제점
미니 DIN 커넥터는 잘못된 방향으로 꽂기는 어렵지만, 원형 커넥터의 덮개 안을 들여다보지 않고 올바른 방향을 찾는 데 어려움이 있을 수 있다. 애플은 플러그와 소켓 모두에 키를 맞추기 위해 커넥터 주위에 U자형 부드러운 플라스틱 그립을 사용하여 이 문제를 해결하려 했지만, 일부 타사 제조업체는 이를 무시했다.[1]
미니 DIN 커넥터는 400회 삽입으로만 제한되며, 주의해서 삽입하지 않으면 핀이 쉽게 구부러질 수 있다. 또한 소켓이 헐거워져 간헐적인 기능 장애가 발생할 수 있다.[2]
일부 애플 데스크톱 버스 장치에는 패스 스루 커넥터가 없어, 특이한 분배 장치 없이는 한 번에 두 개 이상의 장치를 데이지 체인 방식으로 연결할 수 없다. 마우스나 트랙볼에는 패스 스루 커넥터가 거의 없다.[3]
ADB는 일부 기기를 제외하고 핫 스와핑에 전기적으로 안전하지 않음에도 불구하고, 소프트웨어와 하드웨어에 핫 스와핑에 필요한 모든 기본 기능을 갖추고 있다. 거의 모든 초기 애플 데스크톱 버스 시스템에서 시스템 전원이 켜진 상태에서 장치를 연결하는 것은 안전하지 않다. 이는 마더보드의 납땜된 퓨즈를 끊어지게 할 수 있다. 더 간단한 대안은 저렴한 비용으로 퓨즈를 구하여 끊어진 마더보드 퓨즈에 병렬로 연결하는 것이다 (반드시 납땜이 필요하지는 않음).[4]
5. 특허
ADB 관련 특허는 애플이 소유하고 있으며, 공급업체는 애플과 협력해야 했다. 매킨토시 SE에서는 애플 브랜드의 Microchip PIC16CR54 마이크로컨트롤러로 ADB가 구현되었다.
참조
[1]
웹사이트
"ADB - The Untold Story: Space Aliens Ate My Mouse", "Licensing" section
https://developer.ap[...]
2016-12-27
[2]
간행물
A History of Macintosh Networking
http://www.opendoor.[...]
2004-01
[3]
웹사이트
"NetBSD/next68k: Frequently Asked Questions "
http://www.netbsd.or[...]
2013-10-25
[4]
서적
"Guide to Macintosh Family Hardware, second edition"
https://archive.org/[...]
1990
[5]
웹사이트
One cable to rule them all: a look at Apple's retired connectors through the years
https://appleinsider[...]
2022-04-14
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