Laboratorio de Proyectos Multímedia: USB (UNIVERSAL SERIAL BUS)

HISTORIA:

Antes de que apareciera el puerto USB (puerto universal serial), los periféricos utilizaban puertos serie y paralelo, entonces se planteo la idea de crear un puerto universal de entrada, salida (I/O), el primer USB, fue creado en 1996, por las empresas de IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC, este primer USB 1.1, contaba con una velocidad de comunicación de datos de 1.5Mbps para periféricos como el teclado, ratón, joyticks y 12 Mbps para velocidad completa, mientras que el conector USB 2.0, fue desarrollado por las empresas: Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC y Philips, el cual cuenta con una velocidad de 480 Mbps

El USB trabaja como interfaz para transmisión de datos y distribución de energía, en la actualizada se ocupa en casi todos los periféricos para PC´s, ha tenido gran auge por su velocidad de transmisión, ya que mejora la interfaz serie, paralelo de los dispositivos.

CARACTERÍSTICAS

En general el USB es un estándar que permite conectar hasta 127 dispositivos periféricos (I/O), partiendo de un único conector, esto se nota mejor en las PC´s. su objetivo es disminuir las carencias del puerto serie RS-232, el cual cuenta con una velocidad de 115 Kbps y el puerto paralelo, otra desventaja es que estos puertos solo permiten conectar un solo dispositivo. Una ventaja del USB es que permite añadir dispositivos sin apagar la PC o el dispositivo que se va a conectar.

Existen dos tipos de puertos:

· USB 1.1: tiene dos velocidades de transferencia: 1.5 Mbps para teclados, ratón, joysticks, etc., y velocidad completa a 12 Mbps, para los demás dispositivos.

· USB 2.0: fue este tipo de conector es de alta velocidad, soporta una transferencia de datos de 480 Mbps

Los dispositivos USB constan de un transmisor diferencial, receptores diferenciales S/E con los que pueden transmitir y detectar varios estados eléctricos distintos en la línea, entre ellos se encuentran:

· Transmisión/Recepción diferencial de bits: Son los estados DIFF0 y DIFF1, denominados también estados J y K.

· SE0 (Single-Ended 0): consta de los pines D+ y D-, los cuales se conectan a GND (tierra), estas terminales se utiliza para detectar la conexión/desconexión de dispositivos, para indicar el EOP (fin de paquete) y para generar el reset.

· IDLE: Es el estado de reposo o de alta impedancia, permite la transferencia semi-dúplex, la detección de conexión y desconexión de dispositivos y la descriminalización (separar) entre dispositivos FS y LS.

· El SOP (principio de paquete) se indica mediante una transición IDLE a K.

· El EOP (fin de paquete) se indica mediante una secuencia SE0 (2 bits) + J (1 bit) + IDLE.

· Detección de dispositivo y discriminación FS/LS: cuando el transmisor deja la línea en IDLE, si hay un dispositivo conectado su polarización fuerza un estado J (DIFF0 si LS ó DIFF1 si FS), y si no lo hay, la polarización del transmisor fuerza un estado SE0.

· Reset: transmisión de SE0 durante >= 10 ms.

TIPOS DE TRANSMISIÓN A TRAVÉS DEL USB

· Transmisión asíncrona: Se utiliza para realizar un flujo variable de datos

· Transmisión isócrona: Se utiliza para realizar en tiempo real, un flujo constante de datos, es útil en aplicaciones de audio, telefonía y video.

· Transmisión por bloques (bulk): La utilizan los dispositivos para recibir y enviar grandes cantidades de información, con dispositivos asíncronos, como impresoras, escáneres, cámaras de fotos (foto fija), etc.

· Transmisión de control: Se utiliza para la configuración y control de dispositivos, para el manejo del bus o canal de transmisión.

· Transmisión de interrupción: Se utiliza para la transferencia de pocos datos, no periódicas y de baja frecuencia, se usa en dispositivos lentos, por ejemplo el ratón

LAS TRANSACCIONES SE COMPONEN DE 3 FASES:

Token, Dato y Validación (Handshake):

Ø Fase de Token: Compuesta de un paquete de token enviado por el Controlador USB, siempre está presente en toda transacción. El paquete contiene los campos:

· PID (identifica el tipo de paquete). Protegido por bits redundantes,

· Dirección del elemento destino (7 bits de dispositivo + 4 bits de elemento interno al dispositivo), y CRC5.

Ø Fase de Datos: (opcional) Compuesta por los paquetes de datos que se transfieren entre el Controlador USB y el dispositivo. Cada paquete se compone de los campos PID, Datos, y CRC16.

Ø Fase de Validación: (opcional) usada para indicar el resultado de la Transacción. Compuesta por sólo de un campo PID.

PARTES DEL CONECTOR USB

Existen tres tipos de conectores, no importa el tipo, todos tienen los mismos pines y cada pin de diferente tipo, tiene las mismas funciones. A continuación se muestra el diseño de los tipos de USB y su descripción.