USB (Universal Serial Bus)
USB é uma especificação de comunicação entre dispositivos e um controlador de host (normalmente computadores pessoais), desenvolvido e inventado por Ajay Bhatt funcionário na Intel.
O USB começou a ser desenvolvido em 1994 por um grupo de sete empresas: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel.
Na sua concepção original, o padrão de ligação, destina-se a facilitar a ligação
entre dispositivos externos para computadores pessoais PC, substituindo uma infinidade de conectores na parte traseira dos computadores simplificando a configuração de software de todos os dispositivos conectados no USB,
bem como permitir uma maior largura de banda para dispositivos externos.
Antes desta norma, para configurar um dispositivo ligado a um computador, era necessário configurar os IRQs e ou jumpers,
é introduzido com esta norma o padrão "Plug and Play"(Ligar e Usar) que permite ao utilizador menos experiente ligar qualquer dispositivo sem necessidade de configuração adicional a nível de hardware.
Cabos e Fichas(Conectores) USB
| Pino | Nome | Cor Cabo | Descrição |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | Encarnado | +5V |
| 2 | D- | Branco | Data - |
| 3 | D+ | Verde | Data + |
| 4 | Massa | Preto | Massa |
O comprimento máximo de um cabo USB padrão (para USB 2.0 ou anterior) é de 5,0 metros. A principal razão para esse limite é o atraso máximo permitido de 1.500 ns. Se os comandos host USB não são respondidas pelo dispositivo USB no prazo fixado, o sistema considera o comando perdido. O atraso máximo aceitável para os cabos é de 26 ns. A especificação USB 2.0 requer que o atraso no cabo seja inferior a 5,2ns por metro (192.000Km/s), que fica perto da largura de banda máxima para cabo de cobre padrão). Isso permite a utilização de um cabo de 5 metros. O padrão USB 3.0 diretamente não especifica um comprimento máximo de cabo, exigindo apenas que todos os cabos tenham especificações elétricas que permitam. Para cabos de fio de cobre, alguns cálculos sugerem um comprimento máximo de 3m. No cabo de fibra óptica, é provável que venham a ter um comprimento maior e um desenvolvimento e construção mais complexo. e construção mais complexa.
| Conectores Fichas USB | Standard A/B | USB TIPO A - TIPO B |
|---|---|---|
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Falhas Porta USB
Com algum frequência aparecem portas USB que não funcionam, na maior parte dos casos, o cabo de ligação da ficha do painel exterior não está ligada ao interior do computador (main board). Noutros casos (menos frequentes felizmente) a ficha USB foi ligada incorretamente ao interior do computador, esta falha de ligação pode produzir danos nos dispositivos USB que se vão ligar ao computador.
O que acontece é que o técnico ao instalar o cabo externo de USB pode fazer a ligação de forma errada uma vez que algumas motherboards não têm informação de ligação sem consultar o manual
Testar Porta USB
A ligação de um dispositivo externo USB a uma porta com ligação deficiente pode queimar definitavente o dispositivo que pretendemos ligar. Para evitar avarias acidentais e testar as portas na saída da montagem existe um dispositivo simples de construir que evita danos maiores.
Ao ligar o LED verde fica aceso e o amarelo pisca 3 vezes:
A polarização está certa, o computador tenta comunicar com o dispositivo de teste.
Se existe uma troca entre o D- e o D+ o testador indica bom funcionamento, no entanto, os dispositivos ligados não funcionam.
A troca do D+ com o D- não causa danos aos dispositivos.
LED amarelo aceso: Erro nas ligações internas à motherboard, verifique as ligações.
LED vermelho aceso: Erro na polaridade, possivel troca entre o Power e o GND, neste caso não ligue nada à porta, pode danificar o equipamento ligado.
Todos os leds apagados: A porta está sem alimentação ou os cabos estão mal ligados internamente, não ligue nenhum equipamento à porta até verificar as ligações internas.
ATENÇÃO: Ao construir este circuito não troque as polaridades.
USB 3.0 - USB SUPERSPEED
Desde o aparecimento da tecnologia USB em 1994 e, desde então, várias revisões e melhorias foram implantadas. As mais populares são as versões 1.1 e 2.0, a primeira (1.1) permite alcançar, no máximo, taxas de transmissão de 12 Mb/s, enquanto que a segunda(2.0) pode oferecer até 480 Mb/s.
Em Novembro de 2008 são anunciadas as especifições para a revisão 3.0 e, tem como principal característica, a capacidade de oferecer taxas de transferência de dados de até 4,8 Gb/s (gigabits por segundo).
| USB | 2.0 | 3.0 |
|---|---|---|
| Velocidade | 480Mb/s | 4,8Gb/s |
| Corrente | 500mA | 900mA |
| Plug and Play(1) | Sim | Sim |
| Hot-swappable(2) | Sim | Sim |
| Compatibilidade(3) | Sim | Sim |
(1)Permite ligar e usar.
(2)Permite ligar e desligar dispositivos sem necessidade de desligar o dispositivo.
(3)Compatibilidade com versões USB anteriores.
Conetor USB 3.0 A
Os conetores e tomadas USB 3.0 são parecidos com os 2.0 mas não são iguais. Os cabos da tecnologia USB 3.0 são compostos por nove fios e os cabos USB 2.0 utilizam 4. As fichas (conetores) USB 3.0 têm contatos para os fios adicionais. Se, um dispositivo USB 2.0 for ligado a uma tomada USB 3.0, usará apenas os contatos frontais do conetor.
SuperSpeed standard A pinout
| USB 3.0 A Standard | Plug | ||
|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | Red |  |
| 2 | D- | White | |
| 3 | D+ | Green | |
| 4 | GND | Black | |
| 5 | StdA_SSRX- | Blue | |
| 6 | StdA_SSRX+ | Yellow | |
| 7 | GND_DRAIN | GROUND | |
| 8 | StdA_SSTX- | Purple | |
| 9 | StdA_SSTX+ | Orange | |
| Shell | Shield | Connector Shell | |
SuperSpeed standard B pinout
| USB 3.0 B Standard | Plug | ||
|---|---|---|---|
| 1 | VBUS | Red |  |
| 2 | D- | White | |
| 3 | D+ | Green | |
| 4 | GND | Black | |
| 5 | StdA_SSRX- | Blue | |
| 6 | StdA_SSRX+ | Yellow | |
| 7 | GND_DRAIN | GROUND | |
| 8 | StdA_SSTX- | Purple | |
| 9 | StdA_SSTX+ | Orange | |
| Shell | Shield | Connector Shell | |
Limitações no comprimento dos cabos USB
É comum adquirir-se um cabo USB e, ao não chegar fisicamente para interligar os dois dispositivos, colocamos uma extensão que ao ser ligada faz com que deixe de trabalhar.
Comprimento máximo para USB 2.0
A especificação USB 2.0 limita o comprimento de um cabo entre dispositivos USB 2.0 (Full Speed ou Hi-Speed) a 5 metros. Por outras palavras, não se pode simplesmente interligar múltiplos cabos. Assim, para que não existam falhas na utilização, sem amplificação, o cabo USB 2.0 não deve exceder os 5 metros./p>
Comprimento máximo para USB 3.0
A norma 3.0 e 3.1 não especifica um comprimento máximo de cabo entre dispositivos USB 3.0 / 3.1 (SuperSpeed ou SuperSpeed +) mas há um comprimento recomendado de 3 metros. No entanto, a maior limitação ao comprimento do cabo é a qualidade do cabo. Os resultados podem variar, porém, com um cabo de alta qualidade pode-se ir além dos 3 metros. Mas, para garantir bons resultados, use um cabo ativo que possibilita o funcionamento com comprimentos superiores aos aconselhados.
Como superar as limitações de comprimento do USB
Com as especificações a limitar o comprimento dos cabos, há alguma forma de estender esses limites? Sim! No entanto, para superar os limites de comprimento de cabo (ou comprimentos recomendados), é necessário usar hubs USB auto-alimentados ou cabos ativos (repetidores) que também têm os seus próprios limites. Outras opções, como USB over Ethernet ou construir sua própria ponte USB, podem estender ainda mais o alcance do USB.
Hubs USB e extensões ativas
Cabos de extensão e hubs USB auto-alimentados podem ser usados para estender o alcance dos dispositivos USB. Os cabos de extensão ativa USB contêm componentes que regeneram/amplificam o sinal USB. Cabos ativos são essencialmente hubs USB de 1 porta. Pode usar um cabo USB comum em conjunto com um cabo ativo, desde que o cabo normal não tenha mais de 5 metros de comprimento para dispositivos 2.0 e não mais que 3 metros de comprimento para dispositivos 3.0. Normalmente, os cabos ativos são cabos alimentados por barramento. Para garantir que recebem energia necessária ao seu funcionamento (500mA) de uma porta USB, deve-se considerar a aquisição de um cabo ativo que inclua um adaptador de energia sem a necessidade de alimentação através da tomada USB.
Número máximo de hubs USB
As especificações USB 2.0 / 3.0 / 3.1 permitem apenas 7 níveis de dispositivos a serem interligados. Quando se conta os dispositivos em cada extremidade (o host e o dispositivo periférico), ficamos apenas com 5 camadas disponíveis sendo que cada hub USB é considerado de 1 nível. Assim, podem ser saudos no máximo de 5 hubs USB para um comprimento máximo total de 30 metros.
Comprimento máximo do cabo USB ativo (repetidor)
O valor máximo depende da utilização de cabos comuns com ativos ou não. Se não se usar um cabo comum, o comprimento máximo de cabo ativo para USB 2.0 é de 30 metros e o comprimento máximo recomendado para USB 3.0 / 3.1 é de 18 metros). Se usarmos um cabo comum (comprimento máximo de 5 metros para 2.0 e comprimento máximo de 3 metros para 3.0 / 3.1) com um cabo ativo, então o comprimento máximo para USB 2.0 é de 25 metros e o máximo recomendado comprimento para USB 3.0 / 3.1 é de 15 metros.
Como exceder os 30 metros com cabso USB
Existem outras formas de propagar um sinal USB para além do limite de 30 metros. Pode-se usar para atingir distâncias até 100 metros. Além disso, pode-se construir sua própria ponte USB para transmitir dados através de diferentes canais de comunicação, como métodos sem fio.
