Non é USB só un estándar universal para conectar dispositivos? Ben, non do todo.
Universal Serial Bus (USB) é un estándar da industria desenvolvido a mediados da década de 1990 utilizando protocolos de comunicacións nun bus para a conexión. Foi deseñado para estandarizar a conexión dos periféricos dos ordenadores (incluídos teclados e impresoras) aos ordenadores persoais, tanto para comunicarse como para subministrar enerxía eléctrica.
Pero como fai iso? E por que o necesitamos? Vexamos a tecnoloxía e descubrimos.
Comprensión do significado do bus serie universal (USB)
Conexión estandarizada para dispositivos
USB é unha conexión estandarizada que permite que os dispositivos se conecten a un ordenador ou a outros dispositivos. Preténdese mellorar a conectividade dunha ampla gama de dispositivos e permitirlles comunicarse entre si. O USB é moi utilizado na industria e é o método preferido para conectar dispositivos a ordenadores persoais.
Establecemento de protocolos para dispositivos USB
USB establece protocolos para que os dispositivos se comuniquen entre si. Permite aos dispositivos solicitar e recibir datos en grandes cantidades. Por exemplo, un teclado pode enviar unha solicitude ao ordenador para que escriba unha letra, e o ordenador enviará a letra de volta ao teclado para mostrala.
Conectando unha gama de dispositivos
USB pode conectar unha ampla gama de dispositivos, incluíndo dispositivos multimedia como discos duros e unidades flash. Tamén se pretende permitir a configuración espontánea de dispositivos. Isto significa que cando un dispositivo está conectado, o ordenador pode descubrilo e configuralo automaticamente sen necesidade de reiniciar.
Estrutura física do USB
USB consiste nun plano e rectangular conectores que se insire nun porto dun ordenador ou concentrador. Hai diferentes tipos de conectores USB, incluíndo conectores exteriores cadrados e inclinados. O conector ascendente adoita ser extraíble e úsase un cable para conectalo ao ordenador ou concentrador.
Tensión USB e ancho de banda máximo
A última xeración de USB admite unha tensión máxima de 5 voltios e un ancho de banda máximo de 10 Gbps. A estrutura do USB inclúe as seguintes interfaces:
- Controlador de controlador de host (HCD)
- Interfaz de controlador de controlador de host (HCDI)
- Dispositivo USB
- Hub USB
Xestionar o ancho de banda e satisfacer os requisitos dos clientes
O protocolo USB xestiona a interconexión entre dispositivos e xestiona o ancho de banda para garantir que os datos se transmitan o máis rápido posible. O ancho de banda dispoñible depende das especificacións técnicas do dispositivo USB. O software USB xestiona e controla o fluxo de datos e realiza a comunicación entre as partes ocultas do USB.
Facilitar a transferencia de datos con tubos USB
USB consta de tubos que facilitan a transferencia de datos entre dispositivos. Unha canalización é unha canle lóxica que se usa para transferir datos entre software e hardware. Os tubos USB úsanse para transferir datos entre dispositivos e software.
A evolución do USB: da conectividade básica ao estándar global
Os primeiros días do USB
Os dispositivos USB desenvolvéronse orixinalmente como unha forma de configurar un ordenador con multitude de periféricos. Nos primeiros tempos, había dúas variedades básicas de USB: paralelo e en serie. O desenvolvemento do USB comezou en 1994, co obxectivo de facilitar fundamentalmente a conexión de PCs a multitude de dispositivos.
Os problemas de resolución e usabilidade que afectaban ás conexións paralelas e en serie simplificáronse con USB, xa que permitía a configuración de software dos dispositivos conectados, permitindo unha maior funcionalidade plug and play. Ajay Bhatt e o seu equipo traballaron nos circuítos integrados compatibles con USB, que foron producidos por Intel. As primeiras interfaces USB vendéronse a nivel mundial en xaneiro de 1996.
USB 1.0 e 1.1
A revisión máis antiga de USB foi amplamente adoptada, e levou a Microsoft a designar USB como o método de conexión estándar para ordenadores. As especificacións USB 1.0 e 1.1 permitían conexións de baixo ancho de banda, cunha taxa de transferencia máxima de 12 Mbps. Esta foi unha mellora significativa sobre as conexións en paralelo e en serie.
En agosto de 1998 apareceron os primeiros dispositivos USB 1.1, conformes ao novo estándar. Non obstante, o deseño viuse obstaculizado ao tratar os periféricos como atados ao receptáculo de conexión, que se coñecía como conector "A". Isto levou ao desenvolvemento do conector "B", que permitiu unha conexión máis flexible aos periféricos.
USB 2.0
En abril de 2000, presentouse o USB 2.0, engadindo soporte para conexións de maior ancho de banda cunha taxa de transferencia máxima de 480 Mbps. Isto levou ao desenvolvemento de deseños máis pequenos, como conectores miniaturizados e unidades flash USB. Os deseños máis pequenos permitiron unha maior portabilidade e comodidade.
USB 3.0 e máis aló
USB 3.0 presentouse en novembro de 2008, cunha taxa de transferencia máxima de 5 Gbps. Esta foi unha mellora significativa con respecto ao USB 2.0 e permitiu velocidades de transferencia de datos máis rápidas. Máis tarde introducíronse USB 3.1 e USB 3.2, con taxas de transferencia aínda máis altas.
Ao longo dos anos fixéronse modificacións na enxeñería de USB, con avisos de cambios e importantes avisos de cambios de enxeñería (ECN) incluídos no paquete. Os cables USB tamén evolucionaron, coa introdución de cables interchip que permiten comunicarse entre dispositivos sen necesidade dunha conexión USB separada.
USB tamén engadiu soporte para cargadores dedicados, que permiten cargar máis rápido os dispositivos. USB converteuse nun estándar global, con miles de millóns de dispositivos vendidos en todo o mundo. Revolucionou a forma en que nos conectamos e nos comunicamos cos nosos dispositivos e segue evolucionando para satisfacer as necesidades do mundo moderno.
Tipos de conectores USB
introdución
Os conectores USB son unha parte esencial do sistema USB, xa que proporcionan un medio para conectar dispositivos USB a un ordenador ou outro dispositivo. Existen varios tipos diferentes de conectores USB, cada un coa súa propia configuración e designación específicas.
Tipos de conectores e enchufes USB
O conector USB é o conector macho que normalmente se atopa nos cables USB, mentres que o conector USB é o receptáculo femia que se atopa nos dispositivos USB. Hai varios tipos diferentes de enchufes e conectores USB, incluíndo:
- Tipo A: este é o tipo máis común de enchufe USB, normalmente atopado en dispositivos USB como teclados, lápices de memoria e dispositivos AVR. Remata no outro extremo cun conector tipo A que se conecta a un porto USB dun ordenador ou outro dispositivo.
- Tipo B: este tipo de conector USB adoita atoparse en dispositivos USB que requiren máis enerxía que a que pode proporcionar un conector tipo A, como impresoras e escáneres. Remata no outro extremo cun conector tipo B que se conecta a un porto USB dun ordenador ou outro dispositivo.
- Mini-USB: este tipo de conector USB é unha versión máis pequena do conector tipo B e normalmente se atopa en cámaras dixitais e outros dispositivos pequenos. Remata no outro extremo cun conector tipo A ou tipo B que se conecta a un porto USB dun ordenador ou outro dispositivo.
- Micro-USB: este tipo de conector USB é aínda máis pequeno que o conector Mini-USB e adoita atoparse en dispositivos máis novos, como teléfonos intelixentes e tabletas. Remata no outro extremo cun conector tipo A ou tipo B que se conecta a un porto USB dun ordenador ou outro dispositivo.
- USB tipo C: este é o tipo de conector USB máis novo e cada vez é máis ubicuo. É un enchufe simétrico rotacional que se pode inserir de calquera xeito, facilitando o seu uso. Tamén conta con moitos pinos e apantallamento, o que o fai máis robusto e capaz de funcionar en ambientes duros. Remata no outro extremo cun conector tipo A ou tipo B que se conecta a un porto USB dun ordenador ou outro dispositivo.
Características do conector USB
Os conectores USB teñen varias funcións deseñadas para facelos máis fáciles de usar e máis fiables. Estes inclúen:
- Polarización: os enchufes e conectores USB insírense nominalmente nunha orientación específica para evitar confusións e garantir que as liñas correctas están conectadas.
- Alivio moldeado: os cables USB adoitan moldearse cun sobremoldeo de plástico que proporciona alivio e aumenta a robustez do cable.
- Carcasa metálica: os conectores USB adoitan ter unha carcasa metálica que proporciona blindaxe e axuda a manter o circuíto intacto.
- Cor azul: os conectores USB 3.0 adoitan ser de cor azul para indicar as súas maiores velocidades de transferencia e compatibilidade con dispositivos USB 2.0.
Comprender as velocidades de transferencia USB
Xeracións e velocidades USB
USB sufriu varias iteracións desde que saíu por primeira vez, e cada versión ten a súa propia velocidade de transferencia. Os principais portos USB que se atopan nos portátiles e dispositivos modernos son USB 2.0, USB 3.0 e USB 3.1. Aquí están as taxas de transferencia para cada xeración:
- USB 1.0: 1.5 megabits por segundo (Mbps)
- USB 1.1: 12 Mbps
- USB 2.0: 480 Mbps
- USB 3.0: 5 gigabits por segundo (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (anteriormente coñecido como USB 3.0)
- USB 3.1 Gen 2: 10 Gbps
É importante ter en conta que as taxas de transferencia están limitadas polo dispositivo máis lento conectado ao porto USB. Polo tanto, se tes un dispositivo USB 3.0 conectado a un porto USB 2.0, a taxa de transferencia estará limitada a 480 Mbps.
Cables USB e velocidades de transferencia
O tipo de cable USB que utilizas tamén pode afectar as velocidades de transferencia. Os cables USB defínense pola súa capacidade para transmitir datos e enerxía. Aquí están os cables USB comúns e as súas velocidades de transferencia definidas:
- Cables USB 1.0/1.1: poden transmitir datos a unha velocidade de ata 12 Mbps
- Cables USB 2.0: poden transmitir datos a unha velocidade de ata 480 Mbps
- Cables USB 3.x: poden transmitir datos a unha velocidade de ata 10 Gbps
USB Superspeed e Superspeed+
USB 3.0 foi a primeira versión en introducir taxas de transferencia "Superspeed" de 5 Gbps. As versións posteriores de USB 3.0, coñecidas como USB 3.1 Gen 2, introduciron taxas de transferencia "Superspeed+" de 10 Gbps. Isto significa que o USB 3.1 Gen 2 duplica a taxa de transferencia do USB 3.1 Gen 1.
USB 3.2, presentado polo USB Implementers Forum en setembro de 2017, identifica dúas taxas de transferencia:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (anteriormente coñecido como USB 3.0 e USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (anteriormente coñecido como USB 3.1 Gen 2)
Entrega de enerxía USB (PD) e velocidades de carga
USB tamén ten unha especificación chamada USB Power Delivery (PD), que permite velocidades de carga e transferencia de enerxía máis rápidas. USB PD pode entregar ata 100 watts de potencia, o que é máis que suficiente para cargar un portátil. O USB PD é frecuente en portátiles e dispositivos máis novos, e podes identificalo buscando o logotipo de USB PD.
Identificación de velocidades de transferencia USB
Coñecer as diferentes velocidades de transferencia USB pode axudarche a identificar e diagnosticar posibles problemas cos teus dispositivos. Aquí tes algunhas formas de identificar as velocidades de transferencia USB:
- Busca o logotipo USB no teu dispositivo ou cable. O logotipo indicará a xeración e velocidade do USB.
- Comproba as especificacións do teu dispositivo. As especificacións deben indicar a versión USB e a velocidade de transferencia.
- Pasa un tempo movendo ficheiros entre dispositivos. Isto darache unha idea da velocidade de transferencia que podes esperar.
Comprender as velocidades de transferencia USB pode ser complicado, pero é importante comprender se estás atascado nomeando os máximos dos teus dispositivos. Ao aproveitar as tecnoloxías USB máis recentes, pode acadar taxas de transferencia máis altas e obter unha maior eficiencia.
poder
Entrega de enerxía USB (PD)
USB Power Delivery (PD) é unha tecnoloxía de solicitude e entrega baseada en certos conectores e cables USB que proporciona un maior rendemento e capacidades de carga. PD é un estándar que permite entregar ata 100 W de enerxía, o que é suficiente para cargar un portátil. PD é compatible con certos dispositivos e portátiles Android, así como con algunhas marcas de cargadores USB.
Carga USB
A carga USB é unha función que permite cargar dispositivos USB a través dun porto USB. A carga USB é compatible coa maioría dos dispositivos USB, incluídos teléfonos intelixentes, tabletas e cámaras. A carga USB pódese facer a través dun cable USB conectado a un cargador ou a un ordenador.
Ferramentas USB e laboratorios de proba
As ferramentas USB e os laboratorios de probas son recursos que os desenvolvedores poden usar para probar os seus produtos USB para comprobar o cumprimento da especificación USB. O USB-IF ofrece unha biblioteca de documentos, busca de produtos e información de contacto para probas de conformidade con USB.
Carga USB propietaria
A carga propietaria USB é unha variante da carga USB que foi desenvolvida por certas empresas, como Berg Electronics, unha subsidiaria de NCR, e Microsoft. Este método de carga utiliza un conector propietario e un protocolo de carga que non está aprobado polo USB-IF.
Licenzas e patentes USB
O USB-IF posúe patentes relacionadas coa tecnoloxía USB e cobra unha taxa de licenza aos fabricantes que queiran utilizar o logotipo de USB e a identificación do vendedor. O USB-IF tamén licencia o estándar PoweredUSB, que é un estándar propietario de carga e transferencia de datos desenvolvido polo USB-IF. É necesaria a proba de conformidade con USB para os produtos PoweredUSB.
Conformidade USB e notas de prensa
As probas de conformidade con USB son necesarias para todos os produtos USB, incluídos aqueles que usan métodos de carga propietarios. O USB-IF emite notas de prensa e ofrece recursos para membros e implementadores da especificación USB. O USB-IF tamén ofrece un logotipo e un ID de vendedor para produtos USB compatibles.
Comprender a compatibilidade da versión USB
Por que é importante a compatibilidade da versión USB?
Ao intentar utilizar dispositivos USB, é importante ter en conta a compatibilidade da versión USB do dispositivo e do porto ao que se conectará. Se a versión USB do dispositivo e o porto non son compatibles, é posible que o dispositivo non funcione ou funcione a unha velocidade inferior á desexada. Isto significa que o dispositivo non poderá funcionar ao máximo.
Cales son as diferentes versións USB?
As versións USB inclúen USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 e USB 3.2. A versión USB está determinada polas taxas de transferencia, a potencia de saída e os conectores físicos.
Cal é o maior problema coa compatibilidade da versión USB?
O maior problema coa compatibilidade da versión USB é que os conectores USB cambiaron co paso do tempo, aínda que por boas razóns. Isto significa que aínda que un ordenador ou dispositivo host admita unha determinada versión USB, é posible que o porto físico non sexa o tipo correcto para adaptarse ao enchufe do dispositivo.
Como podes asegurarte de que os teus dispositivos USB son compatibles?
Para asegurarte de que os teus dispositivos USB son compatibles, debes ter en conta as seguintes variables:
- Versión USB do dispositivo e do porto
- Tipo de conector USB (Tipo-A, Tipo-B, Tipo-C, etc.)
- Taxas de transferencia USB
- Saída de enerxía do porto USB
- Capacidades desexadas do dispositivo USB
- Máxima capacidade do porto USB
- Tipo de dispositivo USB (unidade flash, disco duro, dispositivo de carga, etc.)
Podes usar un cadro de compatibilidade para descubrir que versións e conectores USB son compatibles entre si.
Que significa a compatibilidade da versión USB para a velocidade de transferencia?
A compatibilidade da versión USB significa que a velocidade de transferencia do dispositivo estará limitada á versión USB máis baixa dos dous compoñentes. Por exemplo, se un dispositivo USB 3.0 está conectado a un porto USB 2.0, a velocidade de transferencia limitarase ás taxas de transferencia USB 2.0.
Dispositivos USB
Introdución aos dispositivos USB
Os dispositivos USB son periféricos externos deseñados para conectarse a un ordenador mediante conectores USB. Ofrecen unha solución rápida e sinxela para ampliar a funcionalidade e a potencia dun ordenador. Os dispositivos USB teñen varias formas e tamaños, e o seu número aumenta cada ano. Hoxe en día, os dispositivos USB son unha parte esencial da informática moderna, e é difícil imaxinar un ordenador sen eles.
Exemplos de dispositivos USB
Aquí tes algúns exemplos de dispositivos USB:
- Disco USB: un pequeno dispositivo que contén memoria flash para almacenar datos. É unha alternativa moderna ao vello disquete.
- Joystick/Gamepad: Un dispositivo usado para xogar nun ordenador. Ofrece moitos botóns e tempos de reacción rápidos.
- Auriculares: Un dispositivo que se usa para escoitar audio e gravar voces. É unha opción popular para facer podcasts ou dar entrevistas.
- Reproductores iPod/MP3: un dispositivo que se usa para almacenar e reproducir música. Pode encher miles de cancións e pódese conectar a un ordenador para sincronizar.
- Teclado: dispositivo que se utiliza para introducir números e texto. É unha boa alternativa a un teclado de tamaño completo.
- Jump/Thumb Drive: un pequeno dispositivo que contén memoria flash para almacenar datos. É unha alternativa moderna ao vello disquete.
- Tarxeta de son/Altofalantes: Un dispositivo usado para reproducir audio. Ofrece unha mellor calidade de son que os altofalantes incorporados dun ordenador.
- Cámara web: dispositivo que se utiliza para gravar vídeos e sacar fotos. É unha opción popular para videoconferencias e streaming.
- Impresoras: Un dispositivo utilizado para imprimir textos e imaxes. Ofrece varias formas de impresión, como inxección de tinta, láser ou térmica.
Dispositivos USB OTG
USB On-The-Go (OTG) é unha función que ofrecen algúns dispositivos USB. Permite que un dispositivo actúe como host e se comunique con outros dispositivos USB. Aquí tes algúns exemplos de dispositivos USB OTG:
- Teléfono móbil: un dispositivo que ofrece a funcionalidade USB OTG. Pódese usar para conectar periféricos USB, como un teclado ou un rato.
- Cámara: Un dispositivo que ofrece funcionalidade USB OTG. Pódese usar para conectar unha unidade flash USB para almacenar imaxes e vídeos.
- Escáner: un dispositivo que ofrece funcionalidade USB OTG. Pódese usar para converter escaneados de documentos ou imaxes en ficheiros dixitais.
Localizando portos USB nos teus dispositivos
Localizacións típicas dos portos USB
Os portos USB son como interfaces de cable a granel que permiten que os modernos dispositivos electrónicos persoais e de consumo se conecten entre si. Pódense atopar en varios lugares dos teus dispositivos, incluíndo:
- Ordenadores de escritorio: normalmente situados na parte traseira da torre
- Portátiles: normalmente están situados nos lados ou na parte traseira do dispositivo
- Tabletas e teléfonos intelixentes: os portos USB adicionais poden estar situados en bloques de carga ou soportes
Como funciona a enumeración USB
Cando conectas un dispositivo USB ao teu ordenador, un proceso chamado enumeración asigna un enderezo único ao dispositivo e comeza o proceso de identificación. Isto chámase ser enumerado. A continuación, o ordenador descobre que tipo de dispositivo é e asígnalle o controlador axeitado para controlalo. Por exemplo, se conecta un rato, o ordenador envía pequenos comandos ao dispositivo, solicitándolle que envíe información sobre os seus parámetros. Unha vez que o ordenador comprobou que o dispositivo é un rato, asígnalle o controlador adecuado para controlalo.
Velocidades e ancho de banda USB
USB 2.0 é o tipo de porto USB máis común, cunha velocidade máxima de 480 Mbps. USB 3.0 e 3.1 son máis rápidos, con velocidades de ata 5 e 10 gigabits por segundo, respectivamente. Non obstante, a velocidade dun porto USB non está garantida, xa que está dividida entre todos os dispositivos conectados. O ordenador host controla o fluxo de datos dividíndoo en fotogramas, e cada novo fotograma comeza nunha nova franxa horaria. Isto garante que cada dispositivo teña un espazo suficiente para enviar e recibir datos.
Realiza un seguimento dos teus dispositivos USB
Con moitos dispositivos USB para escoller, pode ser difícil facer un seguimento de cal é cal. Moitos fabricantes marcan claramente os seus dispositivos con logotipos ou etiquetas, pero se tes moitos dispositivos, aínda pode ser difícil determinar cal é cal. Para axudar con isto, pode usar un xestor de USB para abrir unha lista de todos os dispositivos USB instalados e determinar cal quere usar. Simplemente faga clic no dispositivo que quere usar e asignarase ao porto adecuado.
Conclusión
Así que aí tes todo o que necesitas saber sobre o USB. É un protocolo que permite conectarse e comunicarse cunha ampla gama de dispositivos, e xa leva case 25 anos.
Cambiou a forma en que nos conectamos e usamos os ordenadores e chegou para quedarse. Así que non teñas medo de mergullar e mollar os pés! Non é tan asustado como parece!
Son Joost Nusselder, o fundador de Neaera e comerciante de contidos, pai e encántame probar novos equipos coa guitarra como o centro da miña paixón e, xunto co meu equipo, estou creando artigos de blog en profundidade desde 2020. para axudar aos lectores fieis con consellos sobre gravación e guitarra.
