Universal Serial Bus

Publicado en por justo.mayora

Male and Female USB ConnectorsCotidianamente conectamos dispositivos electrónicos a los puertos USB de ordenadores, televisores, tabletas y teléfonos inteligentes. Es tan común este puerto de conexión hoy en día que no nos detenemos a pensar de donde vino.

En un pasado no tan lejano, los dispositivos periféricos como teclados, ratones, impresoras, módems se conectaban a los ordenadores por medio de puertos seriales, paralelos y otros tipos especiales. Cada periférico requería un tipo de cable distinto con un conector distinto. Los puertos estaban limitados por el espacio físico que requerían.

A mediados de 1990 se desarrolló un estándar industrial para definir el tipo de cable, el conector y los protocolos de comunicación que se usarían para conectar, comunicar y dar energía a dispositivos periféricos de los ordenadores. Este estándar usaría la comunicación tipo bus, donde se comparte el medio de comunicación (cables) entre más de un dispositivo. Esto ahorra número de puertos necesarios para conectar varios dispositivos a un ordenador.

Una innovación de este estándar era que podía proveer de energía a los dispositivos lo que elimina el cable adicional de la fuente de poder de los mismos. Por supuesto que se debía limitar la potencia máxima que podría suplir este cable a la corriente que los hilos podían soportar.

La primera versión del estándar USB (1.0) fue diseñada por DEC, IBM, Intel,  Microsoft, NEC y Nortel y se publicó en 1996. Permite velocidades de transferencia de datos de 1.5 Mbit/seg y 12 Mbit/seg. Pocos dispositivos usaron esta versión inicial. La versión 1.1 fue publicada en 1998 y hacía algunas mejoras lo que hizo que fuera adoptada de forma masiva.

Types of usbLa siguiente versión 2.0 fue publicada en 2000. Permite mayores velocidades de transferencia, hasta 480 Mbit/seg. Esta versión se conoce como USB de alta velocidad. En esta versión se adoptó el conector Mini-A y Mini-B.

Posteriormente en 2007 se agregó la especificación para actuar como cargador de baterías para los dispositivos móviles. También se adoptó la especificación para el conector micro-USB. En 2010 se mejoró la especificación como cargador de batería incrementando la corriente hasta 1.5 amperios mientras se realiza comunicación de alta velocidad con el dispositivo. El máximo de corriente de carga se incrementó a 5 amperios.

Recientemente se están viendo dispositivos y puertos USB 3.0 (super velocidad). Este estándar se publicó en 2008 y establece un máximo de 5 Gbit/seg de velocidad de transferencia de datos. Este estándar es compatible con el USB 2.0. También incluye dos modelos de puerto, uno de baja potencia que permite hasta 150 mA y otro de alta potencia con capacidad de 900 mA. Se mantiene la especificación para actuar como cargador de baterías tal como se definió en 2010.

Hay planes de aumentar la velocidad de transferencia a 10Gbit/seg en el estándar USB 3.0 para mediados de 2013.Usb connectors

El diseño del USB es asimétrico en su topología, consistiendo de un “host”, una multitud de puertos USB y múltiples dispositivos periféricos conectados en topología estrella.  Esto quiere decir que hay un controlador central (“host controller”) que gobierna toda la comunicación con los periféricos. Los dispositivos comparten el mismo cableado y por lo tanto no pueden comunicarse simultáneamente  sino cuando el controlador les da el turno. Se pueden conectar hasta 127 periféricos a un mismo “host” y se permite conectar un “host” a otro “host” hasta cinco niveles.

Un periférico físico puede contener varios dispositivos lógicos y estos se conocen como funciones del dispositivo. Por ejemplo, una cámara web con micrófono tiene un dispositivo de video y un dispositivo de audio.

Los dispositivos lógicos se comunican con el “host” mediante conexiones punto a punto o lo que se conoce como “pipes”. Puede haber “pipes” de mensajes y de flujos de datos. Los primeros se usan para control del dispositivo y los segundos para transferencias de datos entre el dispositivo y el “host”.

Cuando un periférico se conecta a un puerto USB, lo primero que hace el controlador es enviar un comando de inicialización al periférico para determinar la velocidad de comunicación que puede soportar el periférico. También se enumeran las funciones disponibles en el periférico con la intención de conocer cuantos y de qué tipo son los dispositivos lógicos dentro del periférico. El controlador determina si los dispositivos están soportados e inicia la carga de los controladores de dispositivos necesarios para su funcionamiento. Terminada toda esta inicialización, el ordenador anuncia que el periférico está listo para ser usado.

El estándar USB se ha vuelto tan popular que ya los ordenadores no traen puertos seriales y paralelos. Los periféricos viejos que todavía se usan son conectados mediante convertidores USB-serial o USB-paralelo. También se dá el fenómeno de conectar los periféricos a la red en lugar de directamente a un ordenador, permitiendo compartir más fácilmente una impresora o un dispositivo de almacenamiento de datos. En un futuro todo será inalámbrico y nos olvidaremos de los cables y del USB.

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