puerto usb

PUERTO USB

INDICE

Tipos

Conectores, Caractersticas

Nodo de comunicacin

Velocidad

Seales elctricas

Funcionamiento

Protocolo

Transferencia de cadenas

Identificacin

Bibliografa

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PUERTO USBTIPOS

Han existido hasta este momento las versiones USB 1.0, USB 1.1 y USB 2.0, las cules son idnticas fsicamente, teniendo la variante de la velocidad entre ellas, sin embargo la versin USB 3.0 ya se ha lanzado al mercado para dispositivos de nueva generacin, con el nombre clave de "SuperSpeed", y se diferencia de las versiones anteriores, ya que permite un transmisin de informacin en un medio Duplex (enviar y recibir datos de manera simultnea), su uso se prev bsicamente para la transmisin directa, a muy alta velocidad, de video entre los dispositivos y la computadora, as como para discos duros. El puerto USB en general cuenta con 3 tipos, denominados A, B y mini, incluida la versin USB 3.0 (esta ltima cuenta con sus respectivos conectores agregados):USB tipo A USB tipo B USB mini

Figura 4. Puerto USB integrado en la tarjeta principal ("Motherboard").

Figura 5. Variante del puerto USB integrado en dispositivos grandes.

Figura 6. Variante del puerto USB integrado en dispositivos pequeos.

El puerto USB 3.0 es totalmente compatible con las tecnologas USB 1.X y USB 2.0, esto es, reconocer dispositivos con tales tecnologas (debido a que fsicamente es un puerto USB comn con 5 conectores agregados); sin embargo un puerto USB 1.X 2.0 no podr reconocer el dispositivo de nueva generacin, algo que no sucedi entre las primeras versiones que permitan el uso de la nueva tecnologa pero con prestaciones reducidas, en la siguiente tabla se hace una comparativa para determinar como funciona determinado dispositivo en un puerto USB:PUERTOS Dispositivo USB 1.0 Dispositivo USB 1.1 Dispositivo USB 2.0 Dispositivo USB 3.0 Puerto USB 1.0 Trabaja normalmente Se trabaja a la velocidad del puerto USB 1.0 Puerto USB 1.1 Puerto USB 2.0 Puerto USB 3.0

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

Se trabaja a la Se trabaja a la velocidad del velocidad del puerto USB 1.0 puerto USB 1.1 No se puede conectar el dispositivo No se puede conectar el dispositivo

Tabla 1. Comparativo de compatibilidad entre estndares USB

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CONECTORES, CARACTERISTICAS

Figura 2. Tabla con tipos de conectores USB generales.

El estndar USB est ya tan arraigado en nuestras vidas que parece que lleva ah toda una existencia, pero muchos lo hemos visto nacer e implantarse poco a poco en multitud de equipos electrnicos como puerto de comunicaciones bsico e ineludible por cualquier fabricante. La mayora de la gente asocia USB a los pequeos 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 telfono mvil o en un disco duro externo. Por qu? Muy sencillo, porque el tipo de bus USB dispone de diversos conectores para adaptarse a los distintos perifricos 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 all donde lo veamos. Bsicamente, el estndar USB se divide en dos tipos, el Tipo A y el Tipo B, esto es, dos conexiones distintas. Los cables USB transportan datos y tambin corriente elctrica, 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 alimentacin externa. Debido a esta importante caracterstica, se estableci el esquema de conectores diferentes A/B, para prevenir que una conexin inadecuada por parte del usuario provocara accidentalmente la creacin de un circuito elctrico , situacin que posiblemente freira literalmente los puertos y parte de la placa base de un equipo informtico.

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PUERTO USBUSB Tipo A Es el ms conocido y reconocido de los conectores USB y consiste en un rectngulo aplanado con conexiones internas y la nica manera de enchufar para evitar circuitos errneos. Existen en modalidades macho y hembra, lgicamente, y los conectores hembra son los tpicos 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 va USB (pendrive, impresoras, telfonos, PDA, reproductores de MP3, etctera). Existen conectores USB Tipo A macho que slo disponen de contactos de corriente y tienen los pines de datos anulados. Son muy tpicos en conexiones de discos duros externos que necesitan ms de un puerto USB para recibir la energa suficiente para funcionar. A este tipo de conexin se le suele denominar downstream, o de flujo descendente, porque la informacin fluye desde servidor hasta el cliente; en este caso del ordenador hacia el dispositivo (aunque no siempre tiene por qu ser as).

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

USB Tipo B Tambin en versiones macho y hembra, son los conectores USB que suelen ir al otro lado del cable (vase imagen), es decir, lo que se enchufan al dispositivo en cuestin que queremos comunicar con la computadora, y tambin los conectores hembra de estos dispositivos. A este tipo de conexin se le suele denominar upstream, o de flujo ascendente.

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

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

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PUERTO USBversiones, de 5 y 8 pines de conexin) y, por el otro, los denominados Micro USB, ambos siempre de Tipo B. El conector Mini USB es ms pequeo que el USB estndar de Tipo A, y tiene una forma trapezoidal o rectangular con esquinas achaflanadas , dependiendo de la versin. El Mini USB de 5 pines (imagen siguiente) tiene forma de trapecio (ms o menos) y lo podemos encontrar en cmaras de fotos, cmaras de vdeo 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 fotografa) es algo ms pequeo y se identifica por poseer dos de sus esquinas cortadas por un chafln o bisel. Las conexiones internas difieren del anterior , y se encuentra en dispositivos PDA y Pocket PC, en algunos telfonos mviles 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 ltimamente en telfonos mviles tipo smartphone y otros dispositivos que, por su reducido tamao, necesitan de medios de conexin pequeos, que no ocupen mucho. El Micro USB (imagen de debajo) es, quizs, ms alargado que el Mini USB, pero tiene bastante menos grosor. Posee tambin dos esquinas biseladas y es el conector ideal para artilugios pequeos que apenas dispongan de espacio fsico para muchos conectores.

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

Existi otro estndar Mini USB Tipo A, pero hoy en da est en desuso y completamente obsoleto. Ade ms, y por simplificar, tambin hemos obviado el conector Micro USB del Tipo A, bastante raro y difcil de encontrar, pero que se puede ver en la siguiente imagen.

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Figura 8. Conector Micro USB Tipo A (macho)

NODO DE COMUNICACIN

Configuracin de un Nodo USB El HOST USB luego de detectar la conexin de un nuevo perifrico al puerto, desencadena una serie de comandos que le notifican al perifrico qu debe enviar para su configuracin en el computador. Estos paquetes son enviados por el HOST al nuevo perifrico, el cual debe estar numerado en la direccin 0 de la topologa USB (Direccin solo para configuracin de perifricos). Luego, segn la National Semiconductor (2002), comienzan las peticiones por parte del HOST de informacin de configuracin. Es tas peticiones involucran los siguientes pasos: . El HOST enva una peticin de Reset del perifrico, y su configuracin en la direccin por defecto para configuraciones (Direccin 0). . El HOST realiza una peticin de los primeros 64 bytes del paquete de configuracin Device Descriptor. . Luego de recibir los primeros 8 bytes del Device Descriptor, inmediatamente enva otra peticin de Reset al dispositivo. . El HOST enva el comando Set Address para enumerar el dispositivo. . El HOST realiza una peticin de los 18 bytes del paquete de configuracin Device Descriptor. . Luego realiza una peticin de los 9 bytes del paquete de configuracin Configuration Descriptor. . Inmediatamente despus realiza una peticin de los 255 bytes del paquete de configuracin Configuration Descriptor . . Por ltimo hace una peticin del paquete String Descriptors si es necesario. Si alguno de estos paquetes de configuracin es corrupto o contiene informacin no vlida, la configuracin del dispositivo termina y el HOST no trata de configurarlo de nuevo produciendo en el sistema operativo un error en la configuracin del perifrico. Endpoints El Endpoint es un registro capaz de almacenar Bytes que se encuentra en el dispositivo. As mismo afirma que los datos almacenados slo 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 nica parte del dispositivo USB direccionable que es fuente o destino de la informacin en una comunicacin entre el HOST y el dispositivo. La cantidad de Endpoints que puede contener un nodo USB puede variar dependiendo de la informacin que necesite manejar, esta cantidad es direccionable mediante un nmero de identificacin que puede ir desde 00h hasta FFh, ya sea IN o OUT (la direccin siempre es con respecto al HOST, IN son datos hacia el HOST y OUT datos hacia el dispositivo).

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PUERTO USBCabe destacar que aparte de estos se necesita uno de control que generalmente es llamado Endpoint 0, el cual es el nico bidirecciona l (IN/OUT) y se utiliza para todas las operaciones de control y configuracin del dispositivo. A partir de la informacin 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 debern ser dispuestos en endpoints de tipo IN. OUT: los datos van del HOST al dispositivo y los datos transmitidos sern 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 ser siempre atendida. Se trata de transferencias de control y siempre se transmitir por el endpoint 0. Cada transferencia contiene una direccin de dispositivo para saber a qu perifrico va la informacin o bien quin ha enviado datos, y una direccin o nmero de endpoint para saber en qu registro del dispositivo se debe almacenar la informacin enviada, o en qu registro est la informacin que se quiere enviar. Cuando en el dispositivo se genera algn evento (IN, OUT, SETUP), se produce una interrupcin para atender la peticin; si es IN el dispositivo enviar los datos al HOST (si se tienen datos que enviar) y se realizarn todas las transacciones necesarias para que el perifrico quede listo para el siguiente evento IN; por otra parte si es OUT o SETUP se procede luego de la interrupcin a satisfacer las peticiones del HOST y hacer lo que se requiera para llevarla a cabo.

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VELOCIDAD

Los dispositivos USB se clasifican en cuatro tipos segn 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 ingls) como los teclados, los ratones (mouse), las cmaras web, etc.

y

Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de has ta 12 Mbps (1,5 MB/s) segn este estndar, pero se dice en fuentes independientes que habra que realizar nuevamente las mediciones. sta fue la ms rpida antes de la especificacin USB 2.0, y muchos dispositivos fabricados en la actualidad trabajan a est a velocidad. Estos dispositivos dividen el ancho de banda de la conexin 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). Est presente casi en el 99% de los PC actuales. El cable USB 2.0 dispone de cuatro lneas, 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 ms rpida que la del USB 2.0, debido a que han incluido 5 conectores extra, desechando el conector de fibra ptica propuesto inicialmente, y ser compatible con los estndares anteriores. usa un cable de 9 hilos. En Octubre de 2009 la compaa taiwanesa ASUS lanz la primera placa base que inclua puertos USB3, tras ella muchas otras le han seguido y se espera que en 2012 ya sea el estndar de facto.

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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 distinguir cuando el HOST necesite comunicarse con el o viceversa. El HOST luego de identificar al dispositivo, le enva paquetes de datos (Token Packet), el cual es detectado gracias a su nmero de identificacin dentro de la red o topologa 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 algn proceso interno o simplemente enviar informacin al HOST. Al terminar todas sus tareas, el perifrico le enviar otro paquete para informarle al HOST que no tiene ms datos que enviar y el proceso contina con el siguiente dispositivo en la red USB.TRANSFERENCIA DE CADENAS

Para realizar una transmisin a distancia se utiliza la forma serial ya que la paralela crea problemas al presentarse desfase en las seales que se envan o reciben, lo que la descarta para tal fin. Ahora, la transmisin serial soluciona este problema. Sin embargo, se presenta otra dificultad la cual es, cmo llevar la informacin de un lugar a otro sin prdida 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 transmisin los cuales son: Asincrnica, Sincrnica, Isocrnica, Bulk, Control y de Interrupcin. A continuacin se detallan algunos de ellos: Transmisin Isocrnica La transmisin isocrnica es una forma de transmisin de datos en la cual los caracteres individuales estn solamente separados por un nmero entero de intervalos, medidos a partir de la duracin de los bits. Contrasta con la transmisin asincrnica en la cual los caracteres pueden estar separados por intervalos aleatorios. La transferencia isocrnica provee comunicacin continua y peridica entre el HOST y el dispositivo, con el fin de mover informacin relevante a un cierto momento. La transmisin isocrnica se encarga de mover informacin relevante a algn tipo de transmisin, particularmente audio y video. Transmisin Bulk La transmisin Bulk, es una comunicacin no peridica, explosiva tpicamente 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 est disponible. Esto implica particularmente movimientos de imgenes o video, donde se requiere de gran potencial de transferencia en poco tiempo. Transmisiones de Control Es un tipo de comunicacin exclusivamente entre el HOST y el dispositivo que permite configurar este ltimo. Sus paquetes de datos son de 8, 16, 32 o 64 bytes, dependiendo de la velocidad del dispositivo que se pretende controlar.

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PUERTO USBTransmisiones de Interrupcin Este tipo de comunicacin est disponible para aquellos dispositivos que demandan mover muy poca informacin y de manera poco frecuente. Tiene la particularidad de ser unidireccional, es decir del dispositivo al HOST, notificando de algn evento o solicitando alguna informacin. 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, automticamente 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 automticamente 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 configuracin y manipulacin del software o hardware, sea prcticamente mnima para el usuario, proporcionando una gran ayuda en lo que a interconexin de dispositivos al computador se refiere, pudiendo ser utilizado en cualquier PC en que se tenga esta tecnologa. 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 travs de la cual se logra la comunicacin definitiva entre el perifrico y el software de aplicacin, para ello se debe estudiar el proceso que se cumple entre las operaciones de alto nivel y el hardware para que se complete la comunicacin entre el software (Aplicacin o receptor final) y el hardware externo que forma parte del perifrico, a travs 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/

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