Universal Serial Bus (USB) é uma interface para estabelecer a comunicação entre dispositivos e um controlador de máquina (geralmente computador pessoal). Nowdays USB substituiu uma variedade de interfaces de PC anteriores (como RS-232 serial, porta paralela e até FireWire). Devido à capacidade de fornecer energia para os dispositivos preipheral USB é muitas vezes usado como um carregador de energia para dispositivos portáteis.

uma arquitetura de sistema USB consiste de um controlador de máquina, uma porta USB e vários dispositivos conectados. Os hubs USB adicionais podem ser incluídos permitindo ramificar em uma estrutura de árvore com até cinco níveis. USB pode conectar periféricos de computador, como ratos, teclados, câmeras digitais, PDA, telefones celulares, impressoras, leitores de mídia pessoais, Dispositivos de transferência de mídia (MTP), flash drives, GPS, adaptadores de rede e Discos Rígidos Externos. Para muitos desses dispositivos, USB tornou-se o método de conexão padrão.a interface USB teve como objetivo remover a necessidade de adicionar cartões de expansão no barramento PCI ou PCI-Express do computador, e melhorar as capacidades de plug-and-play, permitindo que dispositivos sejam trocados ou adicionados ao sistema sem reiniciar o computador.

USB connectors

There are several types of USB connectors. O conector montado na máquina ou dispositivo é chamado de receptáculo, e o conector ligado ao cabo é chamado de plug. A especificação USB original detalhada Standard-A E Standard-B plugs e receptáculos. Nowdays existem 7 conectores USB conhecidos: padrão-a, padrão-B, Mini-a, Mini-B , Micro-A, Micro-AB, Micro-B, Tipo-C. Mini-USB pinout e micro-USB pinout são ligeiramente diferentes: padrão USB usa 4 pinos, enquanto Mini-USB e Micro-USB usa 5 pinos no conector. O pin adicional é utilizado como indicador de presença do dispositivo ligado.

sinais USB pinout

USB é um barramento serial. Ele usa 4 fios blindados: dois para potência (+5v & GND) e dois para sinais de dados diferenciais (rotulado como D+ E D – in pinout). Nrzi (Non Return to Zero Inverse) encoding scheme used to send data with a sync field to synchronise the host and receiver clocks. Nos dados de cabo de dados USB+ e nos sinais de dados são transmitidos num par retorcido. Não é preciso acabar. A sinalização diferencial semi-duplex ajuda a combater os efeitos do ruído electromagnético em linhas mais longas. Ao contrário da crença popular, D+ E D – operam em conjunto; eles não são conexões simplex separadas. USB 2.0 prevê um comprimento máximo de cabo de 5 metros para dispositivos que rodam em alta velocidade.

USB transfer modes

Universal serial bus suporta os modos de transferência de controlo, interrupção, volume e isocronos.

especificações das interfaces USB.

Existem algumas versões USB principais conhecidas nowdays:

USB 1.0 – baixa velocidade ou velocidade completa

• lançado em 1996.
• especifica taxas de dados de 1.5 Mbit / s (Largura de banda baixa, é usado principalmente para dispositivos de entrada humanos (HID), como teclados, mouses, joysticks e, muitas vezes, os botões em dispositivos de alta velocidade, como impressoras ou scanners) e 12 Mbit/s (Largura de Banda Completa).
• hoje em dia ainda é usado por alguns dispositivos que não precisam de taxas de transferência de dados mais rápidas.

USB 2.0 de Alta Velocidade

• lançado em 2000
• além USB 1.0, adiciona taxa sinalização de 480 Mbit/s (Hi-Speed)
• compatível com USB 1.0, mas algum hardware projetado para USB 2.0 pode não funcionar com USB 1.0 controladores de host.

USB 3.0 – SuperSpeed

• lançado em 2008
• adicionado taxas de transmissão de até 5 Gbit/s (SuperSpeed)
• USB 3.1 lançado em 2013 adicionado SuperSpeed+ taxa de transmissão de até 10 Gbit/s
• USB 3.2 lançado em 2017 adicionado SuperSpeed+ taxa de transmissão de até 20 Gbit/s e multi-link modos

USB 1.0 e USB 2.0, que compartilham a mesma pinagem do conector USB 3.0 de pinagem e USB Tipo C apresenta novos conectores com o seu próprio esquema de pinos.um dispositivo USB deve indicar a sua velocidade puxando a linha D+ ou D até 3.3 volts. Estas resistências puxadas para cima na extremidade do dispositivo também será usado pelo host ou hub para detectar a presença de um dispositivo conectado à sua porta. Sem um resistor pull up, USB assume que não há nada conectado ao ônibus.

A fim de ajudar o usuário a identificar a velocidade máxima do dispositivo, um dispositivo USB muitas vezes especifica a sua velocidade em sua capa com um dos logotipos especiais de marketing USB.

Quando o novo dispositivo se liga pela primeira vez, a máquina enumera-o e carrega o controlador de dispositivo necessário para o executar. O carregamento do driver apropriado é feito utilizando um combinação PID/VID (ID do Produto / ID do vendedor) fornecido pelo hardware em anexo. Os controladores USB host têm suas próprias especificações: UHCI (Universal Host Controller Interface), OHCI (Open Host Controller Interface) com USB 1.1, EHCI (Enhanced Host Controller Interface) é usado com USB 2.0.o conector USB fornece um único fio de 5 volts a partir do qual os dispositivos USB conectados podem se alimentar. Um determinado segmento do ônibus é especificado para entregar até 500 mA. Isto é muitas vezes suficiente para alimentar vários dispositivos, embora este orçamento deve ser compartilhado entre todos os dispositivos a jusante de um hub não equipado. Um dispositivo movido por barramento pode usar tanto dessa potência quanto permitido pela porta em que está ligado.os hubs movidos por barramento podem continuar a distribuir o barramento fornecido energia para dispositivos conectados, mas a especificação USB só permite um único nível de dispositivos movidos por barramento a partir de um hub alimentado por barramento. Isto não permite a ligação de um hub movido por autocarro a outro hub movido por autocarro. Muitos hubs incluem fontes de energia externas que irão ligar dispositivos de energia através deles sem tomar a energia do ônibus. Os dispositivos que necessitam de mais de 500 mA ou mais de 5 volts devem fornecer o seu próprio poder.quando os dispositivos USB (incluindo os hubs) são conectados pela primeira vez, são interrogados pelo controlador hospedeiro, o que exige cada um dos seus requisitos de potência máxima. No entanto, parece que qualquer carga conectada à porta USB pode ser tratada pelo sistema operacional como dispositivo. O sistema operacional host normalmente mantém o controle dos Requisitos de energia da rede USB e pode avisar o operador do computador quando um determinado segmento requer mais energia do que está disponível e pode desligar dispositivos, a fim de manter o consumo de energia dentro do recurso disponível.

USB consumo de energia:

Para reconhecer o Carregamento da Bateria, um dedicado porta de carregamento coloca uma resistência não superior a 200 Ω em a D+ e D− terminais.

modo de carregador específico:

um carregador USB simples deve incorporar 200 resistências Ohm entre fios D+ E D (por vezes, o circuito curto D+ E D – juntos é suficiente). O dispositivo então não tentará transmitir ou receber dados, mas pode desenhar até 1.8 A, Se o fornecimento pode fornecê-lo.tensão USB:

tensão fornecida por um hospedeiro ou um hub alimentado é entre 4,75 V e 5,25 V. queda de tensão máxima para hubs movidos por barramento é de 0,35 V de seu host ou hub para a porta de saída dos hubs. Todos os hubs e funções devem ser capazes de enviar dados de configuração em 4.4 V, mas apenas as funções de baixa potência precisam estar funcionando a essa tensão. A tensão de funcionamento Normal das funções é, no mínimo, de 4,75 V.

blindagem de cabo USB:

o escudo só deve ser ligado ao solo no hospedeiro. Nenhum dispositivo deve ligar o escudo ao solo.cabos USB:

blindados:
Dados: 28 AWG torcidos:
potência: 28 AWG – 20 AWG non-twisted

Non-shielded:
Data: 28 AWG non-twisted
Power: 28 AWG – 20 AWG non-twisted