Universal Serial BusUniversal Serial BusUniversal Serial BusUniversal Serial Bus

Por: Por: IvenelsonIvenelsonImportante

Interessante

Não importante

Instalando acessórios no computadorInstalando acessórios no computador

Zip Drive 150MB

Placa mãe e seus Placa mãe e seus SlotsSlots

Impressora LPT

Drive de CD

Maquina digital

Scanner LPT Teclado PS2 HD 500MB

Floppy Disk 3,4” Placa de Áudio

Instalando acessórios no computadorInstalando acessórios no computador

Antigamente, instalar periféricos em um computador obrigava o usuário a abrir a máquina, o que para a maioria das pessoas era uma tarefa quase impossível pela quantidade de conexões internas, que muitas vezes eram feitas através de testes perigosos para o computador, sem falar que na maioria das vezes seria preciso configurar jumpers e interrupções IRQs, tarefa difícil até para profissionais da área.

PLACA MÃE

INSTALANDO UM HD EXTERNO

Instalando acessórios no computadorInstalando acessórios no computador

Praticamente todas as placas de CPU atuais possuem duas interfaces USB (Universal Serial Bus). Este tipo de interface permite conectar diversos tipos de dispositivos, como teclado, mouse, joystick, impressora, ZIP Drive, gravadores de CD, scanners, etc. Uma interface USB permite conectar até 128 dispositivos. Existem planos da indústria para eliminar nos próximos anos, as interfaces seriais, paralelas, de joystick, de teclado e de mouse PS/2, usando em seu lugar, as interfaces USB

FUTUROFUTURO

TABELA COMPRATIVA DAS TABELA COMPRATIVA DAS TECNOLOGIASTECNOLOGIAS

USB USB –– CANIVETE SUIÇO MODERNOCANIVETE SUIÇO MODERNO

Aquecedor de café Ventilador portátil Carregador de pilha ou celular

HUB USB

Joystick

Wireless ou TV Digital

Bomba

COMO SURGIU USBCOMO SURGIU USB

O padrão USB foi desenvolvido por um consórcio de empresas, entre as quais destacam-se: Microsoft, Apple, Hewlett-Packard, NEC, Intel e Agere.

Foi muito difícil para estas empresas encontrar um consenso sobre a abordagem do controlador. Dividiram-se então as opiniões, formando dois grupos distintos:

UHCI, Universal Host Controller Interface, apoiado majoritariamente pela Intel, que transferia parte do processamento do protocolo para o software (driver), simplificando o controlador eletrônico;OHCI, Open Host Controller Interface, apoiado pela Compaq, Microsoft e NationalSemiconductor, que transferia a maior parte do esforço para o controlador eletrônico, Semiconductor, que transferia a maior parte do esforço para o controlador eletrônico, simplificando o controlador lógico (driver).

Isto gerou algumas incompatibilidades e o lançamento ameaçou dispersar o que seria o padrão.

Porém, isso trouxe novas conclusões para a versão 2.0 deste protocolo, desta vez unidos sob o modelo :

EHCIEHCI, Enhanced Host Controller Interface que corrigiu as falhas e reunir as qualidades dos dois modelos anteriores; mas sem dúvida, o avanço mais notável desta versão, foi o aumento da largura de banda disponível - tornava-se agora possível, com um único driver, transferir som, vídeo e ainda assim usar a impressora, até um total de 480 Megabit/s no usb 2.0, e 4,8 Gigabit/s no usb 3.0.

VANTAGENS DA USBVANTAGENS DA USB

-Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível como USB usa padrões definidos de conexão, assim não é necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho;

-Plug and Play (algo como "Plugar e Usar"): quase todos os dispositivos USB são concebidos para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns exigem a instalação de drivers ou softwares específicos. No entanto, mesmo nesses casos, o sistema operacional reconhecerá a conexão do dispositivo imediatamente;

-Alimentação elétrica: a maioria dos dispositivos que usam USB não precisa ser ligada a uma fonte de energia, já que a própria conexão USB é capaz de fornecer eletricidade. Por conta disso, há até determinados dispositivos, como telefones celulares e MP3-players, que têm sua bateria até determinados dispositivos, como telefones celulares e MP3-players, que têm sua bateria recarregada via USB. A exceção fica por conta de aparelhos que consomem maior quantidade de energia, como scanners e impressoras;

-Conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo: é possível conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em uma única porta USB. Isso pode ser feito, por exemplo, através de hubs, dispositivos que utilizam uma conexão USB para oferecer um número maior delas. Mas, isso pode não ser viável, uma vez que a velocidade de transmissão de dados de todos os equipamentos envolvidos pode ser comprometida. No entanto, com uma quantidade menor de dispositivos, as conexões podem funcionar perfeitamente;

-Ampla compatibilidade: o padrão USB é compatível com diversas plataformas e sistemas operacionais. O Windows, por exemplo, o suporta desde a versão 98. Sistemas operacionais Linux e Mac também são compatíveis. Atualmente, é possível encontrar portas USB em vários outros aparelhos, como televisores, sistemas de comunicação de carros e até aparelhos de som.

TOPOLOGIA DA USBTOPOLOGIA DA USB

TOPOLOGIA TOPOLOGIA -- ESTRUTURAESTRUTURA

USB USB ––TIPOS DE TIPOS DE CONECTORESCONECTORES

USB TIPO ATIPO A

USB TIPO BTIPO B

É o tipo mais comum, estando presente na maioria absoluta dos computadores atuais. É também o tipo mais utilizado para os dispositivos de armazenamento de dados conhecidos como "pendrives"

USB MINI BMINI B

Tipo comum de ser encontrado em dispositivos de porte maior, como impressoras e scanners

Utilizado em dispositivos de porte pequeno por ter tamanho reduzido, como câmeras digitais compactas e MP3-players. Na verdade, o Mini USB se chama USB Mini-B, já que existe um formato praticamente inutilizado chamado USB Mini-A.

USB MICROMICRO--AA

USB MICROMICRO--BB

formato mais novo, menor que o Mini-USB, voltado a dispositivos de espessura fina, como telefones celulares

USB USB ––TIPOS DE TIPOS DE CONECTORESCONECTORES

USB PROPRIETÁRIOPROPRIETÁRIO

semelhante ao formato Micro-A, no entanto, seu encaixe é ligeiramente diferente e é, o mais popular.Vale frisar que conectores fêmeas Micro-A podem ser chamados de Micro AMicro A--B B por serem compatíveis com ambos conectores machos.

há fabricantes que utilizam USB com conectores proprietários. Exemplo: Utilizado em um MP3-player da Sony.Conectores proprietários costumam não ser bem aceitos por terem custo elevado em relação a padrões de mercado e por serem mais difíceis de encontrar.

USB USB ––ADAPTADORESADAPTADORES

Evolução do USBEvolução do USB

Comprimento máximo: cinco metros Comprimento máximo: cinco metros

Estrutura Elétrica do Estrutura Elétrica do USBUSB

Conectores usuaisConectores usuais

Pinos e SinaisPinos e Sinais

Pinos e ConectoresPinos e Conectores

Cabo USB Tipo ACabo USB Tipo A Fiação do cabo USBFiação do cabo USB

Cabos de sinais (reduzir interferências)Cabos de sinais (reduzir interferências)

TRANSMISSÃO DE TRANSMISSÃO DE DADOSDADOS

BLOCO DE CIRCUITO ENVIADOS VIA USB, ATENDENDO A NRZI (No Return to Zero Inverted)

Exemplo mostra as transições em relação ao dados enviados. (mudança somente quando há zero)(mudança somente quando há zero)

Forças a transições de bit caso haja uma seqüência de seis 1s (um). Isso garante que o receptor detecte uma transição no fluxo de dados pelo menos uma vez a cada seqüência de sete bits. Isso permite que o receptor mantenha a sincronização com os dados recebidos. O transmissor de NRZI de dados é responsável por inserir um 0 em NRZI. O receptor deve ser projetado para esperar uma transição automática após seis uns consecutivos e descartar o bit 0 que segue imediatamente o sexto um consecutivo.

FUNCIONAMENTO USBFUNCIONAMENTO USBCAMADAS DO USB SEQUENCIA DE EVENTOS

SOFTWARESOFTWARE HARDWAREHARDWARE

PROTOCOLOPROTOCOLOAo contrário do RS-232 e interfaces serias similares, onde o formato dos dados enviados não está definido, USB é composto de várias camadas de protocolos. Embora isso pareça complicado, não desista agoranão desista agora. Depois de entender o que está acontecendo, você realmente só tem de se preocupar com as camadas de nível superior. Na verdade a maioria dos ICs controlador USB vão cuidar das camada mais baixas, tornando-o quase invisível para o designer final.

A cada transação USB é composto por um

◦Token Packet (Cabeçalho de pacotes), ◦Optional Data Packet, (Pacotes de dados); ◦Status Packet (usada para reconhecer as operações e de correção de erros).

O primeiro pacote, também chamado de token é gerado pelo host para descrever o que está a seguir e se a transação de dados será uma leitura ou escrita e qual o endereço do dispositivo e ponto final é designado. O próximo pacote é geralmente um pacote de dados carregando a carga e é seguido por um pacote com o status, informando se os dados ou sinal foi recebido com êxito, ou se o terminal está parado ou não está disponível para aceitar os dados.

Protocolo de BarramentoProtocolo de BarramentoA transmissão de dados via USB é baseada no enviode pacotes. A transmissão começa quando oControlador Host envia um pacote (TokenTokenPacketPacket) descrevendo o tipo e a direção datransmissão, o endereço do dispositivo USB e oreferido número de endpoint.A transmissão de dados pode ser realizada tanto doHost para o dispositivo quanto em sentido inverso.O dispositivo USB decodifica o campo de endereço,reconhecendo que o pacote lhe é referente. Aseguir, a fonte da transmissão envia um pacote deseguir, a fonte da transmissão envia um pacote dedados (DataData PacketPacket) ou indica que não há dados atransferir. O destino responde com um pacote deHandshake (HandshakeHandshake PacketPacket) indicando se atransferência obteve sucesso.

PIDPID (Packet Identifier): composto de oito bits. Os quatro mais significativos identificam e descrevem o pacote e os restantes são bits de verificação para prevenção de erros (checkcheck bitsbits). Esses check bits são constituídos pelo complemento um dos quatros bits identificadores; ADDR (ADDR (AddressAddress): ): endereço do dispositivo USB envolvido. Composto de 7 bits, limita o número de dispositivos endereçáveis em 127; ENDP (ENDP (EndpointEndpoint): ): possui 4 bits que representam o número do endpoint envolvido. Permite maior flexibilidade no endereçamento de funções que necessitem de mais de um subcanal; CRCCRC (Cyclic Redundancy Checks): bits destinados à detecção de erros na transmissão; DATADATA : bits de dados.

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO

Protocolo de BarramentoProtocolo de BarramentoUm Token Packet pode identificar a transmissão como sendo de transferência para o Host (IN), detransferência para a função (OUT), de início de frame (SOF) ou de transferência de informações decontrole para o endpoint (SETUP). O CRC de um Token Packet possui 5 bits e atua apenas sobre oscampos ADDR e ENDP, uma vez que o PID possui seu próprio sistema de prevenção contra erros. Osdados transmitidos via Data Packet devem ter um número inteiro de bytes. O CRC de um Data Packetpossui 16 bits e age apenas sobre o campo DATA. O Handshake Packet é constituído apenas de umPID. Esse pacote pode significar que o receptor recebeu os dados livres de erros (ACK), que oreceptor não pode receber os dados, que o transmissor não pode transmitir (NAK) ou que o endpointestá em parado (STALL).

O USB aceita quatro tipos de transferências diferentes: Control, Bulk, Interrupt e Isochronous.O USB aceita quatro tipos de transferências diferentes: Control, Bulk, Interrupt e Isochronous.

A transferência do tipo Control serve para configurar ou transmitir parâmetros de controle a umdispositivo. Inicialmente, em idle, ele recebe um Token de SETUP oriundo do Controlador Host. Emseguida, o Host envia um Data Packet para o endpoint de controle da função. A função envia, então, aoHost um Handshake Packet de reconhecimento (ACK) e entra em idle.

Protocolo de BarramentoProtocolo de BarramentoA transferência Bulk é utilizada para a transmissão de grande quantidade de dados, como emimpressoras ou scanners. Ela garante uma transmissão livre de erros por meio da detecção de erros ede novas retransmissões, se necessário. Caso o Host deseje receber uma grande quantidade de dados,ele envia um Token de IN e a função devolve um Data Packet. Se houver algum problema, a funçãoenvia um STALL ou NAK e entra em idle. Ao final, o Host devolve um ACK. Se, em vez de receber, oHost desejar enviar dados, ele manda umToken de OUT em vez de IN.

A transmissão do tipo Interrupt é requisitada pelo Host e consiste numa transferência de pequenaquantidade de dados. Os dados podem representar a notificação de algum evento, como os de ummouse ou caneta ótica.

A transferência tipo Isochronous permite o tráfego de dados que são criados, enviados e recebidoscontinuamente em tempo real. Nessa situação não há handshake, devido à própria continuidade comque os dados são transmitidos. Caso contrário, haveria atraso e a transmissão em tempo real seriacomprometida.

CHIP FTDICHIP FTDI

CHIP FTDICHIP FTDIPrincipais características:

- Um único chip manipula tanto transferências USB como Serial.- Interface para Modem com total suporte aos sinais de Handshake.- A UART suporta 7 e 8 bits de dados; 1/2 stop bits e paridade par/impar/marca/espaço e nenhuma.-Taxa de transferência entre 300 a 3M Baud (TTL).-Taxa de transferência entre 300 a 1M Baud (RS232).-Taxa de transferência entre 300 a 3M Baud (RS422/RS485).- Timeout ajustável para o buffer RX.-Timeout ajustável para o buffer RX.- Compatível com bus USB 1.1 e 2.0.-Tensão de alimentação entre 4,35V a 5,25V.- Regulador integrado de 3.3v para Entrada/Saída USB.- Compatível com os controladores Host: UHCI/OHCI/EHCI.- Suporte a uma memória EEPROM externa opcional para personalizar o Suporte a uma memória EEPROM externa opcional para personalizar o produto, onde pode ser armazenado os descritores do mesmo produto, onde pode ser armazenado os descritores do mesmo como: VID, como: VID, PID, e número de sériePID, e número de série. .- EEPROM pode ser programada na própria placa via USB.- Suporte para alimentar dispositivos diretamente no Bus USB através do pino PWREN#.- Modos de transferências USB Bulk e Isossíncrono.- Suporte para os recursos USB (suspend/resume) através dos pinos SLEEP# e RI#.

PINAGEM DO PINAGEM DO CHIP FTDICHIP FTDI

FUNCIONAMENTO FUNCIONAMENTO CHIP FTDICHIP FTDI

EXEMPLO DOS CIRCUITOS EXEMPLO DOS CIRCUITOS

EXEMPLO DOS EXEMPLO DOS CIRCUITOS CIRCUITOS

Personalizar o dispositivo USB

Converter RS232/USBConverter RS232/USB

PEN DRIVEPEN DRIVE

FUTURO DO FUTURO DO USBUSB

Com a popularização de tecnologias de comunicação sem fio, como Bluetooth e Wi-Fi, há quem questione o futuro do USB, uma vez que a tendência é a de que todos os dispositivos passem a se comunicar sem o uso de cabos. O fato é que ainda vai levar alguns anos para isso acontecer de maneira significativa e, quando ocorrer, teremos como opção de conexão o Wireless USB (WUSB), que aliás, já é realidade.aliás, já é realidade.

O WUSB, atualmente, é capaz de transmitir dados em velocidades de até 480 Mbps para conexões em um raio de até 3 metros ou 110 Mbps para conexões em um raio de até 10 metros. Sua frequência de operação corresponde à faixa UWB (Ultra Wide Band), que estabelece taxas entre 3,1 GHz e 10,6 GHz.

OBRIGADOOBRIGADO

Feliz é o homem que acha sabedoria, e o que adquire entendimento; Provérbios 3:13Provérbios 3:13

A glória de Deus é encobrir as coisas; mas a glória dos reis é esquadrinhá-las.

Provérbios 25:2Provérbios 25:2Provérbios 25:2Provérbios 25:2

E-mail: ivenelson@yahoo.com.brmsn: vivacon@ig.com.brmsn: vivacon@ig.com.br

IVENELSON (IVAN) LOBOIVENELSON (IVAN) LOBO