USB son las siglas de Universal Serial Bus.
En ordenadores, un bus es un subsistema que transfiere datos o electricidad entre componentes del ordenador dentro de un ordenador o entre ordenadores. Un bus puede conectar varios periféricos utilizando el mismo conjunto de cables.
USB 1.1
El USB 1.1 es un bus externo que soporta tasas de transferencia de datos de 12 Mbps. Un solo puerto USB se puede utilizar para conectar hasta 127 dispositivos periféricos, tales como ratones, módems, y teclados. El USB también soporta la instalación Plug-and-Play y el hot plugging.
Empezó a utilizarse en 1996, algunos fabricantes de ordenadores empezaron a incluir soporte para USB en sus nuevas máquinas. Con el lanzamiento del iMac en 1998 el uso del USB se extendió. Se espera que substituya totalmente a los puertos de serie y paralelos.
USB 2.0
La especificación del USB 2.0 fue lanzada en abril de 2000.
También conocido como USB de alta velocidad, el USB 2.0 es un bus externo que soporta tasas de transferencia de datos de hasta 480Mbps.
El USB 2.0 es una extensión del USB 1.1, utiliza los mismos cables y conectadores y es completamente compatible con USB 1.1.
Un dispositivo es una colección de funcionalidad que lleva a cabo algún propósito de utilidad. Por ejemplo, un dispositivo podría ser un ratón, un teclado, una cámara... Pueden haber múltiples dispositivos simultáneamente en el mismo bus. Cada dispositivo lleva consigo información que puede ser útil para identificar sus características. La información que describe al dispositivo se encuentra asociada con el canal de control. Esta información se divide en tres categorías:
- Estándar: Esta es la información cuya definición es común a todos los dispositivos USB e incluye elementos como la identificación del fabricante, la clase, la gestión de energia....
- Clase: La definición de esta información varía dependiendo del aparato. Es una clasificación de los dispositivos en cuanto a sus prestaciones.
- USB Vendor: El fabricante del periférico puede poner aquí cualquier información deseada.
El software del host es capaz de determinar el tipo de dispositivo conectado haciendo uso de esta información y de un direccionamiento individual. Todos los dispositivos USB son accedidos por una dirección USB que es asignada dinámicamente cuando se conecta, asignándole también un número. Cada aparato soporta además uno o más canales a través de los cuales el host puede comunicarse con el dispositivo. Una vez ha sido reconocido e identificado el dispositivo, el software del host puede hacer que los drivers del dispositivo apropiados obtengan el control del nuevo dispositivo conectado.
Cuando desconectamos el dispositivo, la dirección puede ser reutilizada para el próximo dispositivo conectado.
En cuanto a los tipos de dispositivos nos encontramos con dos clases:
- Hubs, que proporcionan los puntos de acople adicionales al USB.
- Funciones, que le dan al sistema la funcionalidad (HIDs, impresoras, unidades de almacenamiento...)
| - HUBs | |||||
Los hubs son un elemento clave en la arquitectura Plug and Play del USB.
Un bus tradicional puede ser dividido en segmentos de bus individuales conectados por puentes. Cada segmento tiene un número limitado de puntos de conexión debido a la limitada energía y la carga del bus. En la arquitectura USB, el número de puntos de conexión de dispositivos se expande añadiendo dispositivos únicos llamados HUBs o concentradores. Estos dispositivos expanden la arquitectura del USB de dos formas:
Los HUBs sirven para simplificar la conectividad USB desde la perspectiva del usuario y proporcionar robustez y complejidad a un precio relativamente bajo. Según esta arquitectura, se pueden expandir el bus acoplando hubs adicionales, interconectando dichos hubs mediante enlaces. Cada hub convierte un punto simple de conexión en múltiples puntos, donde estos puntos de conexión se les llama puertos. Arquitectura Externa Un hub requiere tener un puerto de subida y de 1 a N de bajada.
El puerto de subida (upstream port) de un hub conecta el hub al host. Es el que eléctricamente está mas cerca del controlador de host. Está numerado como el puerto 0. Los puertos de bajada permiten la conexión a otro hub o a una función. Están numerados del 1 al N. Son los que más lejos están del controlador de host. Los hubs pueden detectar conexiones y desconexiones en cada puerto de bajada y activar la distribución de energía para cada dispositivo de bajada. Cada puerto puede ser individualmente activado para cada dispositivo high-,full- o low-speed. Los hubs tienen dos formas de obtención de la energía: A través del puerto de subida (bus-powered) o de una fuente externa (self-powered). Arquitectura Interna Un hub USB 1.x consiste en:
Para la versión USB 2.0 hay un tercer elemento:
Los hubs tienen diferente comportamiento en cuanto a conectividad dependiendo si están propagando el tráfico de paquetes, reanudando la señalización o están en estado idle.
| |||||
| - Funciones | |||||
| Una función es un dispositivo USB que es capaz de transmitir y recibir datos o información de control sobre el bus. Típicamente se implementa como un periférico separado con un cable que se conecta en un puerto del hub. Sin embargo hay una gran flexibilidad a la hora de construir dispositivos. Una función simple pueden dar una funcionalidad simple (un microfono, unos altavoces...) o puede estar compuesto en distintos tipos de funcionalidad, como unos altavoces con un panel LCD. Este tipo de dispositivos se les llama función múltiples o composite device (dispositivo compuesto). Otra forma de construir productos con múltiples funciones es creando un compound device (que significa también dispositivo compuesto). Este es el término usado cuando un hub está acoplado junto a múltiples dispositivos USB dentro de un mismo paquete. El usuario verá una sola unidad en el extremo del cable, pero internamente tiene un hub y varios dispositivos. Este tipo de "paquetes" tienen una dirección de bus para cada uno de los componentes, en contraposición a los composite devices que tienen una única dirección. Un buen ejemplo de un dispositivo compuesto sería un teclado USB que tuviera una conexión adicional para ratón. A pesar de que el teclado es un periférico, en este caso se le puede acoplar un ratón y por supuesto se necesitaría de un hub interno en el teclado para que esto pueda funcionar.
Cada función contiene la información sobre la configuración que describe su capacidad y requisitos en cuestión de recursos. Antes de que una función pueda ser usado debe ser configurado por el host. Algunos ejemplos de funciones pueden ser los siguientes: A estas alturas casi todos sabemos lo que es una conexión USB, lo que podemos conectar a ella y lo fácil que es hacerlo, pero la cuestión se complica un poco cuando se trata de insertar un conector USB en los conectores USB internos de la placa base. Y ese es un punto muy serio, ya que de la correcta conexión de estos conectores van a depender muchas cosas, entre ellas el buen funcionamiento y la integridad de los dispositivos que se conecten después y de la propia placa base. Un error en la colocación de estos conectores puede causar efectos tales como que el dispositivo USB que luego conectemos no funcione, o que si los pines que ponemos mal son los de alimentación nos carguemos el dispositivo que conectemos o, en el caso de dispositivos autoalimentados, incluso la propia placa base. Vamos a como insertar estos conectores: En primer lugar vamos a ver donde están sitiados éstos en la placa base:  En la imagen podemos ver una posible colocación, pero aunque normalmente se encuentran en la parte inferior de la placa base, pueden estar colocados en cualquier parte de ésta, por lo que debemos identificarlos correctamente (hay otros conectores muy similares e incluso idénticos que NO son para USB). Lo normal es que estén serigrafiados, como es el caso de los de la imagen, pero un buen sistema es fijarse en el manual de la placa base. Una vez localizados nos puede surgir la siguiente duda, y es cómo conectar los cables que tenemos de los conectores o dispositivos USB que vamos a conectar. En algunos casos, como lectores de memorias, nos encontraremos con que este conector es un bloque, lo que nos va a evitar posibles confusiones. En el caso de los lectores con una toma USB incorporada, el conector suele ser doble (como vemos en la imagen inferior), lo que nos facilita bastante más nuestro trabajo.  Pero cuando vamos a conectar los puertos USB externos de una caja la cosa se puede complicar, ya que en estos casos si que suelen estar los cables sueltos, cada uno con un conector individual, que va a cada uno de los pines del conector USB de la placa base. Hay un orden estándar de conexión, que es el que podemos ver en la imagen inferior:  Como podemos ver, los conectores USB son dobles (es decir, en cada conector podemos insertar dos puertos USB). Es muy importante que no mezclemos los cables de uno y otro, sobre todo los de datos (señalados como -D y +D). El orden correcto de conexión es el siguiente: VCC (5v) - D + D GROUND (GD, GR, MASA) A un USB corresponden los pines pares (2, 4, 6 y 8) y a otro los impares (1, 3, 5 y 7), quedando el hueco correspondiente al pin 9 (no tiene pin) y el pin 10 como pin de control (no se conecta, aunque algunos conectores lo tienen, sobre todo los dobles). Ahora bien, siempre debemos consultar el manual de la placa base para asegurarnos de que el orden de los pines de esa placa en concreto se corresponde con el estándar. En la siguiente imagen vemos un juego de conectores de un puerto USB externo:  En él podemos ver serigrafiados a que pin corresponde cada cable (OJO, que no están en el orden correcto). En esta otra imagen podemos ver un cable alargador de USB, en el que se aprecian los conectores formando una pieza (y en su orden correcto).  Como ya hemos dicho (y visto), lo normal es que los terminales de los cables internos USB vengan serigrafiados (indicando además si corresponden al USB1 o al USB2), pero esto no siempre ocurre así. Hay un estándar en el color de los cablecitos, que es el siguiente: USB1: VCC (5v) - Rojo - D - Blanco + D - Verde GROUND (GD, GR, MASA) - Negro USB2: VCC (5v) - Naranja (o rojo) - D - Amarillo + D - gris GROUND (GD, GR, MASA) - Azul, marrón oscuro (o negro) Solo nos queda repetir que es importantísimo que tengamos cuidado al conectar estos cables, sobre todo evitando conectar un cable de datos (-D o +D) en un pin de alimentación (sobre todo VCC 5v).
|
No hay comentarios:
Publicar un comentario