57891969 puerto-usb (2)

PUERTO USB

INDICE

Tipos

Conectores, Características

Nodo de comunicación

Velocidad

Señales eléctricas

Funcionamiento

Protocolo

Transferencia de cadenas

Identificación

Bibliografía

INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO
INTERFACES
VELAZQUEZ DUEÑEZ ALAN ALBERTO 08041137

PUERTO USB

TIPOS

Han existido hasta este momento las versiones USB 1.0, USB 1.1 y USB 2.0,
las cuáles son idénticas físicamente, teniendo la variante de la velocidad entre
ellas, sin embargo la versión USB 3.0 ya se ha lanzado al mercado para
dispositivos de nueva generación, con el nombre clave de "SuperSpeed", y se
diferencia de las versiones anteriores, ya que permite un transmisión de
información en un medio Duplex (enviar y recibir datos de manera simultánea),
su uso se prevé básicamente para la transmisión directa, a muy alta velocidad,
de video entre los dispositivos y la computadora, así como para discos duros.

El puerto USB en general cuenta con 3 tipos, denominados A, B y mini, incluida
la versión USB 3.0 (esta última cuenta con sus respectivos conectores
agregados):

USB tipo A USB tipo B USB mini

Figura 4. Puerto USB integrado en la Figura 6. Variante del puerto USB
tarjeta principal ("Motherboard"). Figura 5. Variante del puerto USB integrado en dispositivos pequeños.
integrado en dispositivos grandes.

El puerto USB 3.0 es totalmente compatible con las tecnologías USB 1.X y
USB 2.0, esto es, reconocerá dispositivos con tales tecnologías (debido a que
físicamente es un puerto USB común con 5 conectores agregados); sin
embargo un puerto USB 1.X ó 2.0 no podrá reconocer el dispositivo de nueva
generación, algo que no sucedió entre las primeras versiones que permitían el
uso de la nueva tecnología pero con prestaciones reducidas, en la siguiente
tabla se hace una comparativa para determinar como funciona determinado
dispositivo en un puerto USB:

Puerto USB Puerto USB Puerto USB Puerto USB
PUERTOS
1.0 1.1 2.0 3.0
Se trabaja a la Se trabaja a la Se trabaja a la
Dispositivo Trabaja
velocidad del velocidad del velocidad del
USB 1.0 normalmente
puerto USB 1.0 puerto USB 1.0 puerto USB 1.0
Dispositivo Trabaja
USB 1.1 normalmente
Dispositivo Trabaja
USB 2.0 normalmente
No se puede No se puede No se puede
Dispositivo Trabaja
conectar el conectar el conectar el
USB 3.0 normalmente
dispositivo dispositivo dispositivo

Tabla 1. Comparativo de compatibilidad entre estándares USB

INTERFACES

PUERTO USB

CONECTORES, CARACTERISTICAS

Figura 2. Tabla con tipos de conectores USB generales.

El estándar USB está ya tan arraigado en nuestras vidas que parece que lleva
ahí toda una existencia, pero muchos lo hemos visto nacer e implantarse poco
a poco en multitud de equipos electrónicos como puerto de comunicaciones
básico e ineludible por cualquier fabricante.

La mayoría de la gente asocia USB a los pequeños agujerillos rectangulares
que tiene en su PC para conectar la impresora, el pendrive o el iPod, sin
embargo son incapaces de reconocer un puerto USB en un teléfono móvil o en
un disco duro externo. ¿Por qué? Muy sencillo, porque el tipo de bus USB
dispone de diversos conectores para adaptarse a los distintos periféricos o
dispositivos.

En esta entrada vamos a hacer un ligero repaso por todos ellos (que no son
muchos) para lograr llegar a reconocer un puer to USB allá donde lo veamos.

Básicamente, el estándar USB se divide en dos tipos, el Tipo A y el Tipo B,
esto es, dos conexiones distintas. Los cables USB transportan datos y también
corriente eléctrica, por ello es posible conectar un pendrive, un disco externo o
un adaptador Bluetooth a un ordenador y hacerlo funcionar sin necesidad de
una fuente de alimentación externa. Debido a esta importante característica, se
estableció el esquema de conectores diferentes A/B, para prevenir que una
conexión inadecuada por parte del usuario provocara accidentalmente la
creación de un circuito eléctrico , situación que posiblemente freiría literalmente
los puertos y parte de la placa base de un equipo informático.

INTERFACES

PUERTO USB

USB Tipo A

Es el más conocido y reconocido de los conectores USB y consiste en un
rectángulo aplanado con conexiones internas y la única manera de enchufar
para evitar circuitos erróneos. Existen en modalidades macho y hembra,
lógicamente, y los conectores hembra son los típicos que podemos observar en
cualquier PC. Los conectores macho los encontramos al extremo del cable que
se enchufa al ordenador de cualquier dispositivo externo que se comunique vía
USB (pendrive, impresoras, teléfonos, PDA, reproductores de MP3,
etcétera).

Existen conectores USB Tipo A macho que sólo disponen de contactos de
corriente y tienen los pines de datos anulados. Son muy típicos en conexiones
de discos duros externos que necesitan más de un puerto USB para recibir la
energía suficiente para funcionar.

A este tipo de conexión se le suele denominar downstream, o de flujo
descendente, porque la información fluye desde servidor hasta el cliente; en
este caso del ordenador hacia el dispositivo (aunque no siempre tiene por qué
ser así).

Figura 3. Conectores USB estándar Tipo A (macho y hembra)

USB Tipo B

También en versiones macho y hembra, son los conectores USB que suelen ir
³al otro lado del cable´ (véase imagen), es decir, lo que se enchufan al
dispositivo en cuestión que queremos comunicar con la computadora, y
también los conectores hembra de estos dispositivos.

A este tipo de conexión se le suele denominar upstream, o de flujo
ascendente.

Figura 4. Conectores USB estándar Tipo B (macho y hembra)

Existen diversas conexiones en función de las preferencias o necesidades del
fabricante y, también, del espacio que tenga para acoplar el puerto al
dispositivo externo. Por un lado, existen los llamados Mini USB (en dos

INTERFACES

PUERTO USB

versiones, de 5 y 8 pines de conexión) y, por el otro, los denominados Micro
USB, ambos siempre de Tipo B.

El conector Mini USB es más pequeño que el USB estándar de Tipo A, y tiene
una forma trapezoidal o rectangular con esquinas achaflanadas , dependiendo
de la versión. El Mini USB de 5 pines (imagen siguiente) tiene forma de
trapecio (más o menos) y lo podemos encontrar en cámaras de fotos, cámaras
de vídeo o reproductores de MP3.

Figura 5. Conectores Mini USB de 5 pines Tipo B (macho y hembra)

Por su lado, el Mini USB de 8 pines (siguiente fotografía) es algo más pequeño
y se identifica por poseer dos de sus esquinas cortadas por un chaflán o bisel.
Las conexiones internas difieren del anterior , y se encuentra en dispositivos
PDA y Pocket PC, en algunos teléfonos móviles o en receptores GPS.

Figura 6. Conectores Mini USB de 8 pines Tipo B (macho y hembra)

Por el lado del Micro USB, tenemos un conector muy utilizado últimamente en
teléfonos móviles tipo smartphone y otros dispositivos que, por su reducido
tamaño, necesitan de medios de conexión pequeños, que no ocupen mucho. El
Micro USB (imagen de debajo) es, quizás, más alargado que el Mini USB, pero
tiene bastante menos grosor. Posee también dos esquinas biseladas y es el
conector ideal para artilugios pequeños que apenas dispongan de espacio
físico para muchos conectores.

Figura 7. Conectores Micro USB Tipo B (macho y hembra)

Existió otro estándar Mini USB Tipo A, pero hoy en día está en desuso y
completamente obsoleto. Ade más, y por simplificar, también hemos obviado el
conector Micro USB del Tipo A, bastante raro y difícil de encontrar, pero que se
puede ver en la siguiente imagen.

INTERFACES

PUERTO USB

Figura 8. Conector Micro USB Tipo A (macho)
NODO DE COMUNICACIÓN

Configuración de un Nodo USB

El HOST USB luego de detectar la conexión de un nuevo periférico al puerto,
desencadena una serie de comandos que le notifican al periférico qué debe
enviar para su configuración en el computador. Estos paquetes son enviados
por el HOST al nuevo periférico, el cual debe estar numerado en la dirección 0
de la topología USB (Dirección solo para configuración de periféricos). Luego,
según la National Semiconductor (2002), comienzan las peticiones por parte
del HOST de información de configuración. Es tas peticiones involucran los
siguientes pasos:

. El HOST envía una petición de Reset del periférico, y su configuración en la
dirección por defecto para configuraciones (Dirección 0).
. El HOST realiza una petición de los primeros 64 bytes del paquete de
configuración ³Device Descriptor´.
. Luego de recibir los primeros 8 bytes del ³Device Descriptor´, inmediatamente
envía otra petición de Reset al dispositivo.
. El HOST envía el comando ³Set Address´ para enumerar el dispositivo.
. El HOST realiza una petición de los 18 bytes del paquete de configuración
³Device Descriptor´.
. Luego realiza una petición de los 9 bytes del paquete de configuración
³Configuration Descriptor´.
. Inmediatamente después realiza una petición de los 255 bytes del paquete de
configuración ³Configuration Descriptor ´.
. Por último hace una petición del paquete ³String Descriptors´ si es necesario.

Si alguno de estos paquetes de configuración es corrupto o contiene
información no válida, la configuración del dispositivo termina y el HOST no
trata de configurarlo de nuevo produciendo en el sistema operativo un error en
la configuración del periférico.

Endpoints

El Endpoint es un registro capaz de almacenar Bytes que se encuentra en el
dispositivo. Así mismo afirma que los datos almacenados sólo pueden ser
aquellos enviados por el HOST al Device o en su lugar datos que se van a
transmitir al HOST. El Endpoint es la una única parte del dispositivo USB
direccionable que es fuente o destino de la información en una comunicación
entre el HOST y el dispositivo.

La cantidad de Endpoints que puede contener un nodo USB puede variar
dependiendo de la información que necesite manejar, esta cantidad es
direccionable mediante un número de identificación que puede ir desde 00h
hasta FFh, ya sea IN o OUT (la dirección siempre es con respecto al HOST, IN
son datos hacia el HOST y OUT datos hacia el dispositivo).
INTERFACES

PUERTO USB

Cabe destacar que aparte de estos se necesita uno de control que
generalmente es llamado ³Endpoint 0´, el cual es el único bidirecciona l
(IN/OUT) y se utiliza para todas las operaciones de control y configuración del
dispositivo.
A partir de la información anterior se pueden definir tres eventos de
transferencia que ocurren en los endpoints:

‡ IN: los datos van del dispositivo hacia el HOST y por lo tanto los datos a
transmitir deberán ser dispuestos en endpoints de tipo IN.

‡ OUT: los datos van del HOST al dispositivo y los datos transmitidos serán
almacenados en endpoints de tipo OUT.

‡ SETUP: los datos van siempre desde el HOST hacia el dispositivo y contienen
peticiones al dispositivo. Este tipo de transferencia será siempre atendida. Se
trata de transferencias de control y siempre se transmitirá por el endpoint 0.

Cada transferencia contiene una dirección de dispositivo para saber a qué
periférico va la información o bien quién ha enviado datos, y una dirección o
número de endpoint para saber en qué registro del dispositivo se debe
almacenar la información enviada, o en qué registro está la información que se
quiere enviar. Cuando en el dispositivo se genera algún evento (IN, OUT,
SETUP), se produce una interrupción para atender la petición; si es IN el
dispositivo enviará los datos al HOST (si se tienen datos que enviar) y se
realizarán todas las transacciones necesarias para que el periférico quede listo
para el siguiente evento IN; por otra parte si es OUT o SETUP se procede
luego de la interrupción a satisfacer las peticiones del HOST y hacer lo que se
requiera para llevarla a cabo.

INTERFACES

PUERTO USB

VELOCIDAD

Los dispositivos USB se clasifican en cuatro tipos según su velocidad de
transferencia de datos:

y Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1,5 Mbps (192
KB/s). Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana
(Human interface device, en inglés) como los teclados, los ratones
(mouse), las cámaras web, etc.

y Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de has ta 12 Mbps (1,5
MB/s) según este estándar, pero se dice en fuentes independientes que
habría que realizar nuevamente las mediciones. Ésta fue la más rápida
antes de la especificación USB 2.0, y muchos dispositivos fabricados en
la actualidad trabajan a est a velocidad. Estos dispositivos dividen el
ancho de banda de la conexión USB entre ellos, basados en un
algoritmo de impedancias LIFO.

y Alta velocidad (2.0): Tasa de transferencia de hasta 480 Mbps (60 MB/s)
pero por lo general de hasta 125Mbps (16MB/s). Está presente casi en
el 99% de los PC actuales. El cable USB 2.0 dispone de cuatro líneas,
un par para datos, una de corriente y una de toma de tierra.

y Super alta velocidad (3.0): Tiene una tasa d e transferencia de hasta 4.8
Gbps (600 MB/s). La velocidad del bus es diez veces más rápida que la
del USB 2.0, debido a que han incluido 5 conectores extra, desechando
el conector de fibra óptica propuesto inicialmente, y será compatible con
los estándares anteriores. usa un cable de 9 hilos. En Octubre de 2009
la compañía taiwanesa ASUS lanzó la primera placa base que incluía
puertos USB3, tras ella muchas otras le han seguido y se espera que en
2012 ya sea el estándar de facto.

INTERFACES

PUERTO USB

PROTOCOLO

El protocolo es la forma como se entienden los dispositivos y el HOST. Este proceso
comienza cuando el HOST luego de detectar un nuevo dispositivo le asigna un
identificador, lo cual lo distinguirá cuando el HOST necesite comunicarse con el o
viceversa. El HOST luego de identificar al dispositivo, le envía paquetes de datos
(Token Packet), el cual es detectado gracias a su número de identificación dentro de la
red o topología USB, lo que le avisa que es su turno de comunicarse con el HOST. El
paquete de datos es procesado e identificado, ya sea que se necesite realizar algún
proceso interno o simplemente enviar información al HOST. Al terminar todas sus
tareas, el periférico le enviará otro paquete para informarle al HOST que no tiene más
datos que enviar y el proceso continúa con el siguiente dispositivo en la red USB.

TRANSFERENCIA DE CADENAS

Para realizar una transmisión a distancia se utiliza la forma serial ya que la paralela crea
problemas al presentarse desfase en las señales que se envían o reciben, lo que la
descarta para tal fin. Ahora, la transmisión serial soluciona este problema. Sin embargo,
se presenta otra dificultad la cual es, cómo llevar la información de un lugar a otro sin
pérdida de datos.
Lo primero que se debe tener en cuenta es que entre los dos extremos (emisor y
receptor) debe haber un sincronismo. El USB maneja 6 modelos de transmisión los
cuales son: Asincrónica, Sincrónica, Isocrónica, Bulk, Control y de Interrupción. A
continuación se detallan algunos de ellos:

Transmisión Isocrónica
La transmisión isocrónica es una forma de transmisión de datos en la cual los caracteres
individuales están solamente separados por un número entero de intervalos, medidos a
partir de la duración de los bits.

Contrasta con la transmisión asincrónica en la cual los caracteres pueden estar separados
por intervalos aleatorios. La transferencia isocrónica provee comunicación continua y
periódica entre el HOST y el dispositivo, con el fin de mover información relevante a un
cierto momento. La transmisión isocrónica se encarga de mover información relevante a
algún tipo de transmisión, particularmente audio y video.

Transmisión Bulk
La transmisión Bulk, es una comunicación no periódica, explosiva típicamente
empleada por transferencias que requieren usar todo el ancho de banda disponible o en
su defecto son demoradas hasta que el ancho de banda completo esté disponible. Esto
implica particularmente movimientos de imágenes o video, donde se requiere de gran
potencial de transferencia en poco tiempo.

Transmisiones de Control
Es un tipo de comunicación exclusivamente entre el HOST y el dispositivo que permite
configurar este último. Sus paquetes de datos son de 8, 16, 32 o 64 bytes, dependiendo
de la velocidad del dispositivo que se pretende controlar.

INTERFACES

PUERTO USB

Transmisiones de Interrupción
Este tipo de comunicación está disponible para aquellos dispositivos que demandan
mover muy poca información y de manera poco frecuente. Tiene la particularidad de ser
unidireccional, es decir del dispositivo al HOST, notificando de algún evento o
solicitando alguna información. Su paquete de datos tiene las mismas dimensiones que
el de las transmisiones de control.

Todo el sistema USB es inteligente, esto significa que una vez que se ha insertado un
nuevo dispositivo al sistema, automáticamente determina que recursos del HOST
requiere, incluyendo controladores de software (drivers), ancho de banda necesario (el
ancho de banda se refiere a la capacidad del canal de comunicaciones que requiere un
dispositivo cualquiera para enviar sus datos). El mismo proceso se da al remover un
dispositivo del equipo, ya que el HOST automáticamente elimina todos los
componentes asociados al mismo con el fin de disponer de los recursos otorgados en su
momento para futuros dispositivos.

Este mismo proceso, hace que la configuración y manipulación del software o hardware,
sea prácticamente mínima para el usuario, proporcionando una gran ayuda en lo que a
interconexión de dispositivos al computador se refiere, pudiendo ser utilizado en
cualquier PC en que se tenga esta tecnología.
Luego de que el HOST configura la forma como se va a comunicar con el hardware del
dispositivo, comienza otra fase del proceso USB, a través de la cual se logra la
comunicación definitiva entre el periférico y el software de aplicación, para ello se debe
estudiar el proceso que se cumple entre las operaciones de alto nivel y el hardware para
que se complete la comunicación entre el software (Aplicación o receptor final) y el
hardware externo que forma parte del periférico, a través del USB.

BIBLIOGRAFIA

http://148.206.53.231/UAMI12413.PDF

http://es.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus#Velocidades_de_transmisi.C3
.B3n

http://www.informaticamoderna.com/El_puerto_USB.htm#sig
http://www.teknoplof.com/2010/08/03/no -te-pierdas-con-los-conectores-usb/

INTERFACES

57891969 puerto-usb (2)

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a 57891969 puerto-usb (2)

Similar a 57891969 puerto-usb (2) (20)

57891969 puerto-usb (2)