O USB não é apenas um padrão universal para conectar dispositivos? Bem, não exatamente.
Universal Serial Bus (USB) é um padrão da indústria desenvolvido em meados da década de 1990 usando protocolos de comunicação em um barramento para conexão. Ele foi projetado para padronizar a conexão de periféricos de computadores (incluindo teclados e impressoras) a computadores pessoais, tanto para comunicação quanto para fornecimento de energia elétrica.
Mas como ele faz isso? E por que precisamos disso? Vamos olhar para a tecnologia e descobrir.
Compreendendo o significado do Universal Serial Bus (USB)
A conexão padronizada para dispositivos
USB é uma conexão padronizada que permite que os dispositivos se conectem a um computador ou outros dispositivos. Destina-se a melhorar a conectividade de uma ampla gama de dispositivos e permitir que eles se comuniquem entre si. USB é amplamente utilizado na indústria e é o método preferido de conectar dispositivos a computadores pessoais.
Estabelecendo protocolos para dispositivos USB
O USB estabelece protocolos para que os dispositivos se comuniquem entre si. Ele permite que os dispositivos solicitem e recebam dados em grandes quantidades. Por exemplo, um teclado pode enviar uma solicitação ao computador para digitar uma letra e o computador enviará a letra de volta ao teclado para exibi-la.
Conectando uma variedade de dispositivos
O USB pode conectar uma ampla gama de dispositivos, incluindo dispositivos de mídia como discos rígidos e unidades flash. Também se destina a permitir a configuração espontânea de dispositivos. Isso significa que quando um dispositivo é conectado, o computador pode descobri-lo e configurá-lo automaticamente sem a necessidade de reiniciá-lo.
A estrutura física do USB
O USB consiste em uma placa plana e retangular conector que se insere em uma porta em um computador ou hub. Existem diferentes tipos de conectores USB, incluindo conectores externos quadrados e inclinados. O conector upstream geralmente é removível e um cabo é usado para conectá-lo ao computador ou hub.
Tensão USB e largura de banda máxima
A última geração de USB suporta uma tensão máxima de 5 volts e uma largura de banda máxima de 10 Gbps. A estrutura do USB inclui as seguintes interfaces:
- Driver do controlador host (HCD)
- Interface do driver do controlador host (HCDI)
- Dispositivo USB
- Hub USB
Gerenciando a largura de banda e atendendo aos requisitos do cliente
O protocolo USB lida com a interconexão entre os dispositivos e gerencia a largura de banda para garantir que os dados sejam transmitidos o mais rápido possível. A largura de banda disponível depende das especificações técnicas do dispositivo USB. O software USB gerencia e controla o fluxo de dados e realiza a comunicação entre as partes ocultas do USB.
Facilitando a transferência de dados com pipes USB
O USB consiste em pipes que facilitam a transferência de dados entre dispositivos. Um pipe é um canal lógico usado para transferir dados entre software e hardware. Pipes USB são usados para transferir dados entre dispositivos e software.
A evolução do USB: da conectividade básica ao padrão global
Os primeiros dias do USB
Os dispositivos USB foram originalmente desenvolvidos como uma forma de configurar um computador com uma infinidade de periféricos. No início, havia duas variedades básicas de USB: paralelo e serial. O desenvolvimento do USB começou em 1994, com o objetivo fundamental de facilitar a conexão de PCs a uma infinidade de dispositivos.
Os problemas de endereçamento e usabilidade que atormentavam as conexões paralelas e seriais foram simplificados com o USB, pois permitia a configuração de software dos dispositivos conectados, permitindo maior funcionalidade plug and play. Ajay Bhatt e sua equipe trabalharam nos circuitos integrados que suportam USB, produzidos pela Intel. As primeiras interfaces USB foram vendidas globalmente em janeiro de 1996.
USB 1.0 e 1.1
A revisão mais antiga do USB foi amplamente adotada e levou a Microsoft a designar o USB como o método de conexão padrão para PCs. As especificações USB 1.0 e 1.1 permitiam conexões de baixa largura de banda, com taxa de transferência máxima de 12 Mbps. Esta foi uma melhoria significativa em conexões paralelas e seriais.
Em agosto de 1998, surgiram os primeiros dispositivos USB 1.1, em conformidade com o novo padrão. No entanto, o projeto foi prejudicado por tratar os periféricos como conectados ao receptáculo de conexão, conhecido como conector “A”. Isso levou ao desenvolvimento do conector “B”, que permitia uma conexão mais flexível aos periféricos.
USB 2.0
Em abril de 2000, o USB 2.0 foi introduzido, adicionando suporte para conexões de maior largura de banda com uma taxa de transferência máxima de 480 Mbps. Isso levou ao desenvolvimento de designs menores, como conectores miniaturizados e unidades flash USB. Os designs menores permitiram maior portabilidade e conveniência.
USB 3.0 e Além
O USB 3.0 foi introduzido em novembro de 2008, com uma taxa de transferência máxima de 5 Gbps. Esta foi uma melhoria significativa em relação ao USB 2.0 e permitiu taxas de transferência de dados mais rápidas. USB 3.1 e USB 3.2 foram introduzidos posteriormente, com taxas de transferência ainda maiores.
Modificações na engenharia do USB foram feitas ao longo dos anos, com avisos de alteração e importantes avisos de alteração de engenharia (ECNs) incluídos no pacote. Os cabos USB também evoluíram, com a introdução de cabos interchip que possibilitam a comunicação entre dispositivos sem a necessidade de uma conexão USB separada.
O USB também adicionou suporte para carregadores dedicados, que permitem o carregamento mais rápido dos dispositivos. O USB tornou-se um padrão global, com bilhões de dispositivos vendidos em todo o mundo. Ele revolucionou a forma como nos conectamos e nos comunicamos com nossos dispositivos e continua a evoluir para atender às necessidades do mundo moderno.
Tipos de Conector USB
Introdução
Os conectores USB são uma parte essencial do sistema USB, fornecendo um meio de conectar dispositivos USB a um computador ou outro dispositivo. Existem vários tipos diferentes de conectores USB, cada um com sua própria configuração e designação específica.
Tipos de plugue e conector USB
O plugue USB é o conector macho normalmente encontrado em cabos USB, enquanto o conector USB é o receptáculo fêmea encontrado em dispositivos USB. Existem vários tipos diferentes de plugues e conectores USB, incluindo:
- Tipo A: Este é o tipo mais comum de plugue USB, normalmente encontrado em dispositivos USB, como teclados, cartões de memória e dispositivos AVR. Ele termina na outra extremidade com um conector Tipo A que se conecta a uma porta USB em um computador ou outro dispositivo.
- Tipo B: Esse tipo de plugue USB geralmente é encontrado em dispositivos USB que requerem mais energia do que um conector Tipo A pode fornecer, como impressoras e scanners. Ele termina na outra extremidade com um conector Tipo B que se conecta a uma porta USB em um computador ou outro dispositivo.
- Mini-USB: Este tipo de plugue USB é uma versão menor do plugue Tipo B e é normalmente encontrado em câmeras digitais e outros dispositivos pequenos. Ele termina na outra extremidade com um conector Tipo A ou Tipo B que se conecta a uma porta USB em um computador ou outro dispositivo.
- Micro-USB: esse tipo de plugue USB é ainda menor que o plugue Mini-USB e normalmente é encontrado em dispositivos mais novos, como smartphones e tablets. Ele termina na outra extremidade com um conector Tipo A ou Tipo B que se conecta a uma porta USB em um computador ou outro dispositivo.
- USB Type-C: Este é o mais novo tipo de plugue USB e está se tornando cada vez mais onipresente. É um plugue rotacionalmente simétrico que pode ser inserido de qualquer maneira, facilitando o uso. Ele também possui muitos pinos e blindagem, tornando-o mais robusto e capaz de operar em ambientes hostis. Ele termina na outra extremidade com um conector Tipo A ou Tipo B que se conecta a uma porta USB em um computador ou outro dispositivo.
Recursos do conector USB
Os conectores USB têm vários recursos projetados para torná-los mais fáceis de usar e mais confiáveis. Esses incluem:
- Polarização: os plugues e conectores USB são nominalmente inseridos em uma orientação específica para evitar confusão e garantir que as linhas corretas sejam conectadas.
- Relevo moldado: os cabos USB geralmente são moldados com uma sobremoldagem de plástico que proporciona relevo e potencialmente aumenta a robustez do cabo.
- Revestimento de metal: os conectores USB geralmente possuem um revestimento de metal que fornece blindagem e ajuda a manter o circuito intacto.
- Cor azul: os conectores USB 3.0 geralmente são coloridos em azul para designar suas velocidades de transferência mais altas e compatibilidade com dispositivos USB 2.0.
Compreendendo as velocidades de transferência USB
Gerações e velocidades USB
O USB passou por várias iterações desde que foi lançado, e cada versão tem sua própria velocidade de transferência. As principais portas USB encontradas em laptops e dispositivos modernos são USB 2.0, USB 3.0 e USB 3.1. Aqui estão as taxas de transferência para cada geração:
- USB 1.0: 1.5 megabits por segundo (Mbps)
- USB 1.1: 12Mbps
- USB 2.0: 480Mbps
- USB 3.0: 5 gigabits por segundo (Gbps)
- USB 3.1 Gen 1: 5 Gbps (anteriormente conhecido como USB 3.0)
- USB 3.1 Geração 2: 10 Gbps
É importante observar que as taxas de transferência são limitadas pelo dispositivo mais lento conectado à porta USB. Portanto, se você tiver um dispositivo USB 3.0 conectado a uma porta USB 2.0, a taxa de transferência será limitada a 480 Mbps.
Cabos USB e velocidades de transferência
O tipo de cabo USB que você usa também pode afetar as velocidades de transferência. Os cabos USB são definidos por sua capacidade de transmitir dados e energia. Aqui estão os cabos USB comuns e suas velocidades de transferência definidas:
- Cabos USB 1.0/1.1: Pode transmitir dados em até 12 Mbps
- Cabos USB 2.0: podem transmitir dados em até 480 Mbps
- Cabos USB 3.x: podem transmitir dados em até 10 Gbps
Supervelocidade USB e Supervelocidade+
O USB 3.0 foi a primeira versão a introduzir taxas de transferência “Superspeed” de 5 Gbps. Versões posteriores do USB 3.0, conhecidas como USB 3.1 Gen 2, introduziram taxas de transferência “Superspeed+” de 10 Gbps. Isso significa que o USB 3.1 Gen 2 dobra a taxa de transferência do USB 3.1 Gen 1.
O USB 3.2, revelado pelo USB Implementers Forum em setembro de 2017, identifica duas taxas de transferência:
- USB 3.2 Gen 1: 5 Gbps (anteriormente conhecido como USB 3.0 e USB 3.1 Gen 1)
- USB 3.2 Gen 2: 10 Gbps (anteriormente conhecido como USB 3.1 Gen 2)
USB Power Delivery (PD) e velocidades de carregamento
O USB também possui uma especificação chamada USB Power Delivery (PD), que permite velocidades de carregamento e transferência de energia mais rápidas. O USB PD pode fornecer até 100 watts de potência, o que é mais do que suficiente para carregar um laptop. USB PD é predominante em laptops e dispositivos mais novos, e você pode identificá-lo procurando o logotipo USB PD.
Identificando velocidades de transferência USB
Conhecer as diferentes velocidades de transferência USB pode ajudá-lo a identificar e diagnosticar possíveis problemas com seus dispositivos. Aqui estão algumas maneiras de identificar velocidades de transferência USB:
- Procure o logotipo USB no seu dispositivo ou cabo. O logotipo indicará a geração e a velocidade do USB.
- Verifique as especificações do seu dispositivo. As especificações devem listar a versão do USB e a velocidade de transferência.
- Passe algum tempo movendo arquivos entre dispositivos. Isso lhe dará uma ideia da velocidade de transferência que você pode esperar.
Entender as velocidades de transferência USB pode ser complicado, mas é importante compreendê-lo se você não conseguir nomear os máximos de seus dispositivos. Aproveitando as vantagens das tecnologias USB mais recentes, você pode obter taxas de transferência mais altas e obter maior eficiência.
Potência
Fornecimento de energia USB (PD)
O USB Power Delivery (PD) é uma tecnologia de solicitação e entrega baseada em determinados conectores e cabos USB que oferece maior desempenho e recursos de carregamento. PD é um padrão que permite até 100 W de entrega de energia, o que é suficiente para carregar um laptop. O PD é suportado por alguns dispositivos e laptops Android, bem como por algumas marcas de carregadores USB.
Carregamento USB
Carregamento USB é um recurso que permite que dispositivos USB sejam carregados através de uma porta USB. O carregamento por USB é compatível com a maioria dos dispositivos USB, incluindo smartphones, tablets e câmeras. O carregamento USB pode ser feito através de um cabo USB conectado a um carregador ou computador.
Ferramentas USB e laboratórios de teste
As ferramentas USB e os laboratórios de teste são recursos que os desenvolvedores podem usar para testar a conformidade de seus produtos USB com a especificação USB. O USB-IF fornece uma biblioteca de documentos, pesquisa de produtos e informações de contato para testes de conformidade USB.
Carregamento proprietário USB
O carregamento proprietário USB é uma variante do carregamento USB desenvolvido por algumas empresas, como a Berg Electronics, uma subsidiária da NCR, e a Microsoft. Este método de carregamento usa um conector proprietário e protocolo de carregamento que não é endossado pelo USB-IF.
Licenciamento e patentes de USB
O USB-IF possui patentes relacionadas à tecnologia USB e cobra uma taxa de licenciamento dos fabricantes que desejam usar o logotipo USB e a ID do fornecedor. O USB-IF também licencia o padrão PoweredUSB, que é um padrão proprietário de carregamento e transferência de dados desenvolvido pelo USB-IF. O teste de conformidade USB é necessário para produtos PoweredUSB.
Comunicados de imprensa e conformidade USB
O teste de conformidade USB é necessário para todos os produtos USB, incluindo aqueles que usam métodos de carregamento proprietários. O USB-IF emite comunicados à imprensa e fornece recursos para membros e implementadores da especificação USB. O USB-IF também fornece um logotipo e ID de fornecedor para produtos USB compatíveis.
Compreendendo a compatibilidade da versão USB
Por que a compatibilidade da versão USB é importante?
Ao tentar utilizar dispositivos USB, é importante considerar a compatibilidade da versão USB do dispositivo e a porta à qual ele será conectado. Se a versão USB do dispositivo e a porta não forem compatíveis, o dispositivo pode não funcionar ou funcionar a uma velocidade inferior à desejada. Isso significa que o dispositivo não será capaz de executar todo o seu potencial.
Quais são as diferentes versões de USB?
As versões USB incluem USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 e USB 3.2. A versão USB é determinada pelas taxas de transferência, saída de energia e conectores físicos.
Qual é o maior problema com a compatibilidade da versão USB?
O maior problema com a compatibilidade da versão USB é que os conectores USB mudaram com o tempo, embora por boas razões. Isso significa que, mesmo que um computador ou dispositivo host suporte uma determinada versão USB, a porta física pode não ser do tipo correto para caber no plugue do dispositivo.
Como você pode ter certeza de que seus dispositivos USB são compatíveis?
Para garantir que seus dispositivos USB sejam compatíveis, você precisa considerar as seguintes variáveis:
- Versão USB do dispositivo e da porta
- Tipo de conector USB (Tipo A, Tipo B, Tipo C, etc.)
- taxas de transferência USB
- Saída de energia da porta USB
- Capacidades desejadas do dispositivo USB
- Maior capacidade da porta USB
- Tipo de dispositivo USB (pen drive, disco rígido, dispositivo de carregamento, etc.)
Você pode usar um gráfico de compatibilidade para descobrir quais versões e plugues USB são compatíveis entre si.
O que a compatibilidade da versão USB significa para a velocidade de transferência?
A compatibilidade da versão USB significa que a velocidade de transferência do dispositivo será limitada à versão USB mais baixa dos dois componentes. Por exemplo, se um dispositivo USB 3.0 estiver conectado a uma porta USB 2.0, a velocidade de transferência será limitada às taxas de transferência USB 2.0.
Dispositivos USB
Introdução aos dispositivos USB
Dispositivos USB são periféricos externos projetados para serem conectados a um computador por meio de conectores USB. Eles oferecem uma solução rápida e fácil para expandir a funcionalidade e o poder de um computador. Os dispositivos USB vêm em vários formatos e tamanhos, e seu número continua aumentando a cada ano. Hoje em dia, os dispositivos USB são uma parte essencial da computação moderna e é difícil imaginar um computador sem eles.
Exemplos de dispositivos USB
Aqui estão alguns exemplos de dispositivos USB:
- Disco USB: Um pequeno dispositivo que contém memória flash para armazenar dados. É uma alternativa moderna ao antigo disquete.
- Joystick/Gamepad: Um dispositivo usado para jogar em um computador. Oferece muitos botões e tempos de reação rápidos.
- Fone de ouvido: Um dispositivo usado para ouvir áudio e gravar vocais. É uma escolha popular para fazer podcasts ou dar entrevistas.
- iPod/MP3 Players: Um dispositivo usado para armazenar e reproduzir música. Ele pode ser preenchido com milhares de músicas e pode ser conectado a um computador para sincronização.
- Teclado: Um dispositivo usado para inserir números e texto. É uma boa alternativa para um teclado de tamanho normal.
- Jump/Thumb Drive: Um pequeno dispositivo que contém memória flash para armazenar dados. É uma alternativa moderna ao antigo disquete.
- Placa de som/alto-falantes: Um dispositivo usado para reproduzir áudio. Ele oferece melhor qualidade de som do que os alto-falantes embutidos de um computador.
- Webcam: Um dispositivo usado para gravar vídeo e tirar fotos. É uma escolha popular para videoconferência e streaming.
- Impressoras: Dispositivo utilizado para impressão de textos e imagens. Oferece várias formas de impressão, como jato de tinta, laser ou térmica.
Dispositivos USB OTG
USB On-The-Go (OTG) é um recurso que alguns dispositivos USB oferecem. Ele permite que um dispositivo atue como um host e se comunique com outros dispositivos USB. Aqui estão alguns exemplos de dispositivos USB OTG:
- Celular: um dispositivo que oferece a funcionalidade USB OTG. Ele pode ser usado para conectar periféricos USB, como teclado ou mouse.
- Câmera: Um dispositivo que oferece a funcionalidade USB OTG. Ele pode ser usado para conectar uma unidade flash USB para armazenar fotos e vídeos.
- Scanner: Um dispositivo que oferece a funcionalidade USB OTG. Ele pode ser usado para converter digitalizações de documentos ou imagens em arquivos digitais.
Localizando portas USB em seus dispositivos
Locais típicos de portas USB
As portas USB são como interfaces de cabo em massa que permitem que eletrônicos pessoais e de consumo modernos se conectem entre si. Eles podem ser encontrados em vários locais em seus dispositivos, incluindo:
- Computadores de mesa: geralmente localizados na parte de trás da torre
- Laptops: geralmente localizados nas laterais ou na parte traseira do dispositivo
- Tablets e smartphones: portas USB adicionais podem estar localizadas em blocos de carregamento ou suportes
Como funciona a enumeração USB
Quando você conecta um dispositivo USB ao computador, um processo chamado enumeração atribui um endereço exclusivo ao dispositivo e inicia o processo de identificação. Isso é chamado de ser enumerado. O computador então descobre que tipo de dispositivo é e atribui o driver apropriado para controlá-lo. Por exemplo, se você conectar um mouse, o computador enviará pequenos comandos ao dispositivo, solicitando que ele retorne informações sobre seus parâmetros. Depois que o computador verifica que o dispositivo é um mouse, ele atribui o driver apropriado para controlá-lo.
Velocidades e largura de banda USB
USB 2.0 é o tipo mais comum de porta USB, com velocidade máxima de 480 Mbps. USB 3.0 e 3.1 são mais rápidos, com velocidades de até 5 e 10 gigabits por segundo, respectivamente. No entanto, a velocidade de uma porta USB não é garantida, pois ela é dividida entre todos os dispositivos conectados. O computador host controla o fluxo de dados dividindo-o em quadros, com cada novo quadro iniciando em um novo intervalo de tempo. Isso garante que cada dispositivo receba uma quantidade razoável de espaço para enviar e receber dados.
Acompanhando seus dispositivos USB
Com muitos dispositivos USB para escolher, pode ser difícil saber qual é qual. Muitos fabricantes marcam claramente seus dispositivos com logotipos ou etiquetas, mas se você tiver muitos dispositivos, ainda pode ser difícil determinar qual é qual. Para ajudar com isso, você pode usar um gerenciador de USB para abrir uma lista de todos os dispositivos USB instalados e determinar qual deseja usar. Basta clicar no dispositivo que deseja usar e ele será atribuído à porta apropriada.
Conclusão
Então aí está, tudo o que você precisa saber sobre USB. É um protocolo que permite conectar e se comunicar com uma ampla variedade de dispositivos e existe há quase 25 anos.
Ele mudou a forma como nos conectamos e usamos os computadores e veio para ficar. Portanto, não tenha medo de mergulhar e molhar os pés! Não é tão assustador quanto parece!
Sou Joost Nusselder, fundador da Neaera e profissional de marketing de conteúdo, pai, e adoro experimentar novos equipamentos com guitarra no centro da minha paixão e, junto com minha equipe, crio artigos de blog aprofundados desde 2020 para ajudar os leitores fiéis com dicas de gravação e guitarra.
