USB (Bus de serie universal)Junio 2014

Introduccin al USBEl USB (Bus de serie universal), como su nombre lo sugiere, se basa en una arquitectura de tiposerial. Sin embargo, es una interfaz de entrada/salida mucho ms rpida que los puertosseriales estndar. La arquitectura serial se utiliz para este tipo de puerto por dos razonesprincipales:

La arquitectura serial le brinda al usuario una velocidad de reloj mucho ms alta que lainterfaz paralela debido a que este tipo de interfaz no admite frecuencias demasiado altas(en la arquitectura de alta velocidad, los bits que circulan por cada hilo llegan con retraso yesto produce errores);Los cables seriales resultan mucho ms econmicos que los cables paralelos.

Estndares USBA partir de 1995, el estndar USB se ha desarrollado para la conexin de una amplia gama dedispositivos.El estndar USB 1.0 ofrece dos modos de comunicacin:

12 Mb/s en modo de alta velocidad,1,5 Mb/s de baja velocidad.

El estndar USB 1.1 brinda varias aclaraciones para los fabricantes de dispositivos USB, perono cambia los rasgos de velocidad. Los dispositivos certificados por el estndar USB 1.1 llevanel siguiente logotipo:

El estndar USB 2.0 permite alcanzar velocidades de hasta 480 Mbit/s. Los dispositivoscertificados por el estndar USB 2.0 llevan el siguiente logotipo:

Si no lleva ningn logotipo, la mejor manera de determinar si un dispositivo es de USB de alta obaja velocidad es consultar la documentacin del producto, siempre y cuando los conectoressean los mismos.La compatibilidad entre USB 1.0, 1.1 y 2.0 est garantizada. Sin embargo, el uso de undispositivo USB 2.0 en un puerto USB de baja velocidad (es decir 1.0 1.1) limitar la velocidada un mximo de 12 Mbit/s. Adems, es probable que el sistema operativo muestre un mensajeque indique que la velocidad ser restringida.

Tipos de conectoresExisten dos tipos de conectores USB:

Los conectores conocidos como tipo A, cuya forma es rectangular y se utilizan,generalmente, para dispositivos que no requieren demasiado ancho de banda (como elteclado, el ratn, las cmaras Web, etc.);Los conectores conocidos como tipo B poseen una forma cuadrada y se utilizanprincipalmente para dispositivos de alta velocidad (discos duros externos, etc.).

1. Fuente de alimentacin de +5 V (VBUS) mximo 100 mA2. Datos (D-)3. Datos (D+)4. Conexin a tierra (GND)

Funcionamiento del USBUna caracterstica de la arquitectura USB es que puede proporcionar fuente de alimentacin alos dispositivos con los que se conecta, con un lmite mximo de 15 V por dispositivo. Parapoder hacerlo, utiliza un cable que consta de cuatro hilos (la conexin a tierra GND, laalimentacin del BUS y dos hilos de datos llamados D- y D+).

El estndar USB permite que los dispositivos se encadenen mediante el uso de una topologaen bus o de estrella. Por lo tanto, los dispositivos pueden conectarse entre ellos tanto en formade cadena como en forma ramificada. La ramificacin se realiza mediante el uso de cajas llamadas "concentradores" que constan deuna sola entrada y varias salidas. Algunos son activos (es decir, suministran energa) y otrospasivos (la energa es suministrada por el ordenador).

La comunicacin entre el host (equipo) y los dispositivos se lleva a cabo segn un protocolo(lenguaje de comunicacin) basado en el principio de red en anillo. Esto significa que el anchode banda se comparte temporalmente entre todos los dispositivos conectados. El host (equipo)emite una seal para comenzar la secuencia cada un milisegundo (ms), el intervalo de tiempodurante el cual le ofrecer simultneamente a cada dispositivo la oportunidad de "hablar".Cuando el host desea comunicarse con un dispositivo, transmite una red (un paquete de datosque contiene la direccin del dispositivo cifrada en 7 bits) que designa un dispositivo, de maneratal que es el host el que decide "hablar" con los dispositivos. Si el dispositivo reconoce sudireccin en la red, enva un paquete de datos (entre 8 y 255 bytes) como respuesta. De locontrario, le pasa el paquete a los otros dispositivos conectados. Los datos que se intercambiande esta manera estn cifrados conforme a la codificacin NRZI.Como la direccin est cifrada en 7 bits, 128 dispositivos (2^7) pueden estar conectadossimultneamente a un puerto de este tipo. En realidad, es recomendable reducir esta cantidad a127 porque la direccin 0 es una direccin reservada. (consultar ms adelante).Debido a la longitud mxima de 5 metros del cable entre los dos dispositivos y a la cantidadmxima de 5 concentradores (a los que se les suministra energa), es posible crear una cadenade 25 metros de longitud.Los puertos USB admiten dispositivos Plug and play de conexin en caliente. Por lo tanto, losdispositivos pueden conectarse sin apagar el equipo (conexin en caliente). Cuando undispositivo est conectado al host, detecta cuando se est agregando un nuevo elementogracias a un cambio de tensin entre los hilos D+ y D-. En ese momento, el equipo enva unaseal de inicializacin al dispositivo durante 10 ms para despus suministrarle la corrienteelctrica mediante los hilos GND y VBUS (hasta 100 mA). A continuacin, se le suministracorriente elctrica al dispositivo y temporalmente se apodera de la direccin predeterminada(direccin 0). La siguiente etapa consiste en brindarle la direccin definitiva (ste es elprocedimiento de lista). Para hacerlo, el equipo interroga a los dispositivos ya conectados parapoder conocer sus direcciones y asigna una nueva, que lo identifica por retorno. Una vez quecuenta con todos los requisitos necesarios, el host puede cargar el driver adecuado.

Ms informacinLas especificaciones completas del estndar USB pueden descargarse del sitio Web USBImplementers Forum (Foro de Implementadores de USB):

http://www.usb.org/developers/docs/

The USB (Universal Serial Bus) Der USB Bus (Universal Serial Bus) USB Il bus USB (UniversalSerial Bus) O bus USB (Universal Serial Bus)Este documento intitulado USB (Bus de serie universal) de Kioskea (es.kioskea.net) esta puesto a diposicin bajola licencia Creative Commons. Puede copiar, modificar bajo las condiciones puestas por la licencia, siempre que estanota sea visible.