Universal Serial Bus
En un principio teníamos la interfaz serie y paralelo, pero era necesario unificar todos los conectores creando uno más sencillo y de mayores prestaciones. Así nació el USB (Universal Serial Bus) con una velocidad de 12Mb/seg. y como su evolución, USB 2.0, apodado USB de alta velocidad, con velocidades en este momento de hasta 480 Mb/seg., es decir, 40 veces más rápido que las conexiones mediante cables USB 1.1.
USB Universal Serial Bus es una interfase “plug&play” entre el PC y ciertos dispositivos tales como teclados, ratones, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, cámaras,etc.
Una característica importante es que permite a los dispositivos trabajar a velocidades mayores, en promedio a unos 12 Mbps, esto es más o menos de 3 a 5 veces más rápido que un dispositivo de puerto paralelo y de 20 a 40 veces más rápido que un dispositivo de puerto serial.
Trabaja como interfaz para transmisión de datos y distribución de energía, que ha sido introducida en el mercado de PC´s y periféricos para mejorar las lentas interfaces serie (RS-232) y paralelo. Esta interfaz de 4 hilos, 12 Mbps y "plug&play", distribuye 5V para alimentación, y permite transmitir y recibir datos desde diversos periféricos.
Puerto USB:
Una cadena de dispositivos USB admite un máximo de 127 dispositivos conectados, contando los hubs.
Los cables de conexión USB poseen en sus extremos conectores diferentes que impiden invertir la correcta posición:
Tipo A:
Tipo B:
La longitud máxima de un cable conector de USB esta reglamentada en el estándar a 5 metros, los que se pueden ampliar interconectando en serie cuatro hubs con alimentación propia (no por la línea) logrando 25 metros máximo.
Hubs USB con alimentación propia:
USB es una arquitectura o un tipo de bus desarrollado por un grupo de siete empresas (Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co., Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom) que forma parte de los avances plug-and-play y permite instalar periféricos sin tener que abrir el computador para instalarle hardware, es decir, basta con que se conecte dicho periférico en la parte posterior del computador, y listo.
Hay diversos controladores disponibles, para USB existen tres tipos:
Universal Host Controller Interface: UHCI (Interfaz universal de controlador del terminal)
Estándar de la versión 1.1, desarrollado por Compaq, Microsoft y National Semiconductor.
Open Host Controller Interface.: OHCI (Interfaz abierta de controlador del terminal)
El equivalente a UHCI, pero desarrollado por Intel.
Enhanced Host Controller Interface.: EHCI (Interfaz mejorada de controlador del terminal)
El Estándar para la versión 2.0, que sigue las especificaciones de Intel, con tres velocidades de transferencia: 1,5 Mbps (Low Speed), 12 Mbps (Full Speed) y 480 Mbps (High Speed).
Estructura Funcional y Flujo de Datos:
Dentro de la estructura y funcionalidad es necesario destacar:
El terminal posee un hub virtual que permite la distribución de la información (señales) por la línea.
La estructuración permite múltiples niveles o capas de dispositivos.
Se pueden interconectar un máximo de 127 elementos, entre hubs y dispositivos.
Cada puerto entonces tendrá por defecto un hub virtual asociado, semejante a un centinela en las listas enlazadas.
Transferencia de Control:
Envío de comandos estándar.
Transferencia “a granel”:
Solicitud o envío utilizando hasta la capacidad máxima del bus.
Transferencia de Interrupción:
Similar a la transferencia anterior, pero se repiten periódicamente entre 1 ms. y 255 ms.
Transferencias Isócronas:
Envío o recepción de secuencias de datos en tiempo real con ancho de banda garantizado, pero sin confiabilidad, ideal para audio y video.
Dentro de los comandos estándar de comunicación, a modo de ejemplo, citamos una de las tablas de Código estándar del Manual de Especificaciones del USB:
La implementación de USB se divide en cuatro partes (algo similar a las capas de un modelo de red):
Dispositivo físico USB: Es el extremo donde se encuentra el dispositivo que se esta conectando, por ejemplo pendrive.
Software del Cliente: Es el software que se ejecuta en el host, que habitualmente lo entrega el propio fabricante del dispositivo.
Software de Sistema del USB: Corresponde a los drivers, que habitualmente los distribuye el mismo sistema operativo donde se ejecute.
Controlador del Host del USB (Interfaz del lado del host): Es el software y hardware que permite unir los dispositivos USB.
Topología del USB:
Host y dispositivo: Las principales componentes del USB.
Física: Como son conectados los elementos del USB.
Lógica: los roles y responsabilidades de elementos del USB y como aparecen en perspectiva del host y el dispositivo.
Relación del software a función del cliente: Como se relaciona el software del cliente con el dispositivo USB.
Topología Física:
El protocolo de USB trata las conexiones de múltiples dispositivo en disposición de estrella, habitualmente tenemos en cuanto a lo visible algunos conectores USB, pero a estos se le pueden conectar dispositivos del tipo hub al que se le pueden conectar mas dispositivos que se conectan al mismo puerto, cada uno de estos dispositivos tendrá su propio nombre para ser reconocidos (algo muy similar a Ethernet conectado por hubs y sus nombres serian las macs o ips). Además existe un concentrados principal o "root hubs", que corresponde habitualmente a los puertos que están visible en la estación de trabajo.
Como es de esperar al conectar dispositivos a un hubs estos tendrán un decremento en cuanto a su velocidad.
