quarta-feira, 18 de fevereiro de 2009

Universal Serial Bus – USB

Introdução: O padrão Universal Serial Bus (USB) é uma interface serial de alta velocidade desenvolvida por um consórcio envolvendo empresas como Hewlett-Packard (HP), Intel, Microsoft, Agere, NEC e Apple. A porta USB é o meio pelo qual o PC pode se comunicar com outros periféricos.
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Características
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USB 1.0 e 1.1
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O padrão USB 1.0 foi desenvolvido em novembro de 1995, sendo esta a primeira versão. Em janeiro de 1996 foi lançado o USB 1.1.
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- Taxa de transmissão de dados de 1.5 Mbps para a versão 1.0;
- Taxa de transmissão de dados de 12 Mbps para a versão 1.1;
- Suporta até 127 dispositivos;
- Capacidade de Plug and Play ativo;
- Transferência de dados isócrona e assíncrona;
- Comprimento de cabo até 5 metros;
- Alimentação (5V) embutida para dispositivos de baixa potência;- Totalmente suportado por Windows 98 e superior.

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USB 2.0
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O USB 2.0 é a versão atual. Foi desenvolvido em 2002 e traz como novidade a correção de dados técnicos e aumento de velocidade.
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- Contém todos os recursos do padrão USB 1.0 e 1.1;
- Totalmente compatível com o padrão USB 1.0 e 1.1;
- Disponível em duas versões: USB e Hi-Speed USB (alta velocidade);
- Velocidade de transmissão de 12 Mbps na USB e 480 Mbps na Hi-Speed USB;
- Todos os periféricos operam na velocidade mais alta - Testado em um nível superior que o padrão USB 1.0 e 1.1. Desta forma, é mais confiável.
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USB 3.0
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Desenvolvido em 2008 para substituir o USB 2.0, o padrão USB 3.0 deverá estar disponível em dispositivos até o final de 2009. Segundo o “USB 3.0 Promoter Group”, formado pelas empresas NEC, Microsoft, HP, Intel, Texas Instruments e NXP, o novo padrão será compatível com os modelos anteriores e terá velocidade 10 vezes mais rápido que os 480 Mbps atuais, chegando a 4,8 Gbps.
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O grupo, liderado pela Intel conta com o apoio do “USB Implementer’s Forum”, que cuidará da parte comercial, logotipo e marketing.
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Conectores: De modo geral existem dois tipos de conectores; tipo A e tipo B, também chamados de receptáculos. A Figura 1 mostra os conectores para USB 1.0, 1.1 e 2.0. Já a Figura 2 exibe os conectores para o USB 3.0.

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Figura 1. Conectores USB 1.0, 1.1 e 2.0.

Figura 2. Conector USB 3.0.
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Pinagem: Na Figura 3 temos a pinagem presente no padrão USB 1.0, 1.1 e 2.0.
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Figura 3. Pinagem USB 1.0, 1.1 e 2.0.
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Simbologia: As Figuras de 4 a 7 exibem a simbologia utilizada pelo padrão USB.
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Figura 4. USB 1.0 e 1.1 – obsoleto.

Figura 5. USB certificada.

Figura 6. Hi-Speed USB 2.0 certificada.

Figura 7. Very Hi-Speed USB 3.0 certificada. Logo não oficial!

Sistemas USB: Sistemas USB são descritos em três áreas - Interconexão USB, USB Host e USB Device.
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A maneira pela qual um dispositivo USB está conectado com o Host é chamado de Interconexão USB e nela incluem a Arquitetura de barramento, Relação entre camadas e o Fluxo de dados.
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Arquitetura de barramento: A topologia estrela é utilizada para realizar a interconexão física. No centro de cada estrela há um HUB - concentrador. A conexão entre Host e HUB é realizada ligando cada fio ponto-a-ponto. Na Figura 8 é possível visualizar a topologia.
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Figura 8. Arquitetura do barramento.
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USB Host: No barramento USB há apenas um Host. A interface, chamada de Host Controller, pode ser implementada via hardware, firmware ou software.
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Quando se iniciou o desenvolvimento, havia uma dúvida referente ao padrão; isto é, a Intel possuía interesse no Universal Host Controller Interface (UHCI), pois transferia o processamento do protocolo para o software. Já a Microsoft possuía interesse no Open Host Controller Interface (OHCI), desta forma o processamento do protocolo era transferido para o hardware.
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USB Device: Há dois tipos de Devices USB.
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- HUBs que disponibilizam acessos adicionais a USB;
- Funções, que fornecem capacidades adicionais ao sistema, como joysticks.
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Dispositivos USB compreendem o protocolo USB e respondem a operações standars do protocolo.
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* Informações sobre especificações e dispositivos USB podem ser encontradas em www.usb.org.
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Fontes: HP, INTEL, Cerne-Tec, USB.ORG, Terra, Linux Devices
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