Universal Serial Bus

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Universal Serial Bus (USB)
USB Icon.svg
Símbolo USB
Tipo Bus
Historia de producción
Diseñador Ajay Bhatt, Intel[1]
Diseñado en enero de 1996
Fabricante IBM, Intel, Nortel, Compaq, Microsoft, DEC y NEC
Sustituye a Puerto serie, puerto paralelo, puerto de juegos, Apple Desktop Bus, PS/2
Especificaciones
Longitud 5 metros (máximo)
Ancho 11,5 mm (conector A), 8,45 mm (conector B)
Alto 4,5 mm (conector A), 7,78 mm (conector B, antes de v3.0)
Conectable en caliente
Externo
Electrico

5 voltios CC


Voltaje maximo 5 voltios
Corriente maxima 500 a 900 mA (depende de la versión)
Señal de Audio No
Señal de Video No
Señal de Datos

Paquete de datos, definido por las especificaciones

Ancho 1 bit
Ancho de banda 1,5/12/480/5.000 Mbit/s (depende de la versión)
Max nº dispositivos 127
Protocolo Serial
Cable 8 hilos en par trenzado en USB 3.1; 8 en USB 3.0 y 4 en USB 1.x y 2.x.
Pines 4 (1 alimentación, 2 datos, 1 masa)
Patillaje
Types-usb new.svg
Conectores tipo A (izquierda) y B (derecha) vistos desde la parte posterior (cable) a la frontal (conector).

Pin 1 VCC (+5 V)
Pin 2 Data-
Pin 3 Data+
Pin 4 Masa

El “Bus Universal en Serie” (BUS), en inglés: Universal Serial Bus más conocido por la sigla USB, es un bus estándar industrial que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre computadoras, periféricos y dispositivos electrónicos.[2]

Su desarrollo partió de un grupo de empresas del sector que buscaban unificar la forma de conectar periféricos a sus equipos, por aquella época poco compatibles entre si, entre las que estaban Intel, Microsoft, IBM, Compaq, DEC, NEC y Nortel. La primera especificación completa 1.0 se publicó en 1996, pero en 1998 con la especificación 1.1 comenzó a usarse de forma masiva.

El USB es utilizado como estándar de conexión de periféricos como: teclados, mouses, memorias USB, joysticks, escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles, reproductores multimedia, impresoras, dispositivos multifuncionales, sistemas de adquisición de datos, módems, tarjetas de red, tarjetas de sonido, tarjetas sintonizadoras de televisión y grabadoras de DVD externa, discos duros externos y disqueteras externas. Su éxito ha sido total, habiendo desplazado a conectores como el puerto serie, puerto paralelo, puerto de juegos, Apple Desktop Bus o PS/2 a mercados-nicho o a la consideración de dispositivos obsoletos a eliminar de las modernas computadoras, pues muchos de ellos pueden sustituirse por dispositivos USB que implementen esos conectores.

Reseña[editar]

El USB fue diseñado para economizar y estandarizar la conexión de periféricos.

Fue desarrollado a mediados de los años 1990; y en 1996, el Foro de Implementadores de BUS (USB Implementers Forum, USB-IF)[3] lanzó la impopular primera especificación “USB 1.0”, hasta que en 1998 lanzó la famosa especificación USB 1.1.[4]

Desde 2004, aproximadamente 6 mil millones de dispositivos se encuentran actualmente en el mercado global, y alrededor de 2 mil millones se venden cada año.[5]

Uso[editar]

El campo de aplicación del USB se extiende en la actualidad a cualquier dispositivo electrónico o con componentes, desde los automóviles (las radios de automóvil modernas van convirtiéndose en reproductores multimedia con conector USB o iPod) a los reproductores de Blu-ray Disc o los modernos juguetes como Pleo. Se han implementado variaciones para su uso industrial e incluso militar. Pero en donde más se nota su influencia es en los teléfonos inteligentes (Europa ha creado una norma por la que todos los móviles deberán venir con un cargador microUSB), tabletas, PDA y videoconsolas, donde ha reemplazado a conectores propietarios casi por completo.

Algunos dispositivos requieren una potencia mínima, así que se pueden conectar varios sin necesitar fuentes de alimentación extra. Para ello existen concentradores (llamados USB hubs) que incluyen fuentes de alimentación para aportar energía a los dispositivos conectados a ellos, pero algunos dispositivos consumen tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación. Los concentradores con fuente de alimentación pueden proporcionarle corriente eléctrica a otros dispositivos sin quitarle corriente al resto de la conexión (dentro de ciertos límites).

En el caso de los discos duros, sólo una selecta minoría implementan directamente la interfaz USB como conexión nativa, siendo los discos externos mayoritariamente IDE o Serial ATA con un adaptador en su interior. Incluso existen cajas externas y cunas que implementan conectores eSATA y USB, incluso USB 3.0. Estas y las mixtas USB/FireWire han expulsado del mercado de discos externos a SCSI y las conexiones por puerto paralelo.


Versiones previas[editar]

El estándar USB evolucionó a través de varias versiones antes de su lanzamiento oficial en 1996:

    • USB 0.7: Lanzado en noviembre de 1994.
    • USB 0.8: Lanzado en diciembre de 1994.
    • USB 0.9: Lanzado en abril de 1995.
    • USB 0.99: Lanzado en agosto de 1995.e
    • USB 1.0 Release Candidate: Lanzado en noviembre de 1995.

Velocidades de transmisión[editar]

Los dispositivos USB se clasifican en cuatro tipos según su velocidad de transferencia de datos:

  • Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1,5 Mbit/s (188 kB/s). Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana (Human Interface Device, en inglés) como los teclados, los ratones (mouse), las cámaras web, etc.
  • Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de hasta 12 Mbit/s (1,5 MB/s) según este estándar, pero se dice en fuentes independientes que habría que realizar nuevamente las mediciones. Ésta fue la más rápida antes de la especificación USB 2.0. Estos dispositivos dividen el ancho de banda de la conexión USB entre ellos, basados en un algoritmo de impedancias LIFO.
  • Alta velocidad (2.0): Tasa de transferencia de hasta 480 Mbit/s (60 MB/s) pero con una tasa real práctica máxima de 280 Mbit/s (35 MB/s). El cable USB 2.0 dispone de cuatro líneas, un par para datos, y otro par de alimentación. Casi todos los dispositivos fabricados en la actualidad trabajan a esta velocidad
  • Superalta velocidad (3.0): Tiene una tasa de transferencia de hasta 4,8 Gbit/s (600 MB/s). La velocidad del bus es diez veces más rápida que la del USB 2.0, debido a que han incluido 5 contactos adicionales, desechando el conector de fibra óptica propuesto inicialmente, y será compatible con los estándares anteriores. En octubre de 2009 la compañía taiwanesa ASUS lanzó la primera placa base que incluía puertos USB 3.0, tras ella muchas otras le han seguido y actualmente se ve cada vez más en placas base y portátiles nuevos, conviviendo junto con el USB 2.0.[6] [7]

Las señales del USB se transmiten en un cable de par trenzado con impedancia característica de 90 Ω ± 15%, cuyos hilos se denominan D+ y D-.[8] Éstos, colectivamente, utilizan señalización diferencial en half dúplex excepto el USB 3.0 que utiliza un segundo par de hilos para realizar una comunicación en full dúplex. La razón por la cual se realiza la comunicación en modo diferencial es simple, reduce el efecto del ruido electromagnético en enlaces largos. D+ y D- suelen operar en conjunto y no son conexiones simples. Los niveles de transmisión de la señal varían de 0 a 0,3 V para bajos (ceros) y de 2,8 a 3,6 V para altos (unos) en las versiones 1.0 y 1.1, y en ±400 mV en alta velocidad (2.0). En las primeras versiones, los alambres de los cables no están conectados a tierra, pero en el modo de alta velocidad se tiene una terminación de 45 Ω a tierra o un diferencial de 90 Ω para acoplar la impedancia del cable. Este puerto sólo admite la conexión de dispositivos de bajo consumo, es decir, que tengan un consumo máximo de 100 mA por cada puerto; sin embargo, en caso de que estuviese conectado un dispositivo que permite 4 puertos por cada salida USB (extensiones de máximo 4 puertos), entonces la energía del USB se asignará en unidades de 100 mA hasta un máximo de 500 mA por puerto. Con la primera fabricación de un PC con USB 3.0 en 2009, ahora tenemos 1 A (un amperio) por puerto, lo cual da 5 W (cinco vatios) en lugar de 0,5 A (500 mA, 2,5W) como máximo.

Comparativa de velocidades[editar]

Mini ventiladores USB
Conexiones de dispositivos externos
  • Firewire 800: 100 MB/s
  • Firewire s1600: 200 MB/s
  • Firewire s3200: 400 MB/s
  • USB 1.0: 0,19 MB/s
  • USB 1.1: 1,5 MB/s
  • USB 2.0: 60 MB/s
  • USB 3.0: 600 MB/s
  • USB 3.1: 1280 MB/s
Conexiones de dispositivos externos de alta velocidad
  • e-SATA: 300 MB/s[9]
  • USB 3.0: 600 MB/s[10]
  • Thunderbolt: 1200 MB/s[11]
  • USB 3.1: 1280 MB/s
Conexiones para tarjetas de expansión
  • PCI Express 1.x (x1): 250 MB/s
  • PCI Express 2.0 (x1): 500 MB/s
  • PCI Express 3.0 (x1): 1 GB/s
  • PCI Express 1.x (x8): 2000 MB/s
  • PCI Express 2 (x8): 4000 MB/s
  • PCI Express 3.0 (x8): 8 GB/s
  • PCI Express 1.x (x16): 4000 MB/s
  • PCI Express 2 (x16): 8000 MB/s
  • PCI Express 3.0 (x16): 16 GB/s
Conexiones de almacenamiento interno
  • ATA: 100 MB/s (UltraDMA 5)
  • PATA: 133 MB/s (UltraDMA 6)
  • SATA I: 183 MB/s (1,5 Gbit/s)
  • SATA II: 366 MB/s (3 Gbit/s)
  • SATA III: 732 MB/s (6 Gbit/s)


USB 3.0[editar]

Características de USB 3.0 A diferencia del USB 2.0, esta nueva tecnología (USB 3.0 Super Speed), es casi diez veces más rápida, ya que transfiere datos a 600 MB/s. También, podemos notar que cuenta con soporte para dispositivos HD externos, lo que aumenta su rendimiento.

La principal característica es la multiplicación por 10 de la velocidad de transferencia, que pasa de los 480 Mbit/s a los 4,8 Gbit/s (600 MB/s).
Otra de las características de este puerto es su "regla de inteligencia": los dispositivos que se enchufan y después de un rato quedan en desuso, pasan inmediatamente a un estado de bajo consumo.

Principales diferencias entre los puertos:
A la vez, la intensidad de la corriente se incrementa de los 500 a los 900 miliamperios, que sirve para abastecer a un teléfono móvil o un reproductor audiovisual portátil en menos tiempo.
Por otro lado, aumenta la velocidad en la transmisión de datos, ya que en lugar de funcionar con tres líneas, lo hace con cinco. De esta manera, dos líneas se utilizan para enviar, otras dos para recibir, y una quinta se encarga de suministrar la corriente. Así, el tráfico es bidireccional (Full dúplex).

A finales de 2009, fabricantes como Asus o Gigabyte presentaron placas base con esta nueva revisión del bus. La versión 3.0 de este conector universal es 10 veces más rápida que la anterior. Aquellos que tengan un teclado o un ratón de la versión anterior no tendrán problemas de compatibilidad, ya que el sistema lo va a reconocer al instante, aunque no podrán beneficiarse de los nuevos adelantos de este puerto usb serial bus.

En la feria Consumer Electronics Show (CES), que se desarrolló en Las Vegas, Estados Unidos, se presentaron varios aparatos que vienen con el nuevo conector. Tanto Western Digital como Seagate anunciaron discos externos equipados con el USB 3.0, mientras que Asus, Fujitsu y HP anunciaron que tendrán modelos portátiles con este puerto.

Conectores USB 3.0

Principales diferencias entre USB 2.0 y 3.0 La principal diferencia apreciable, es la velocidad de transferencia de datos, que es muy superior en el estándar USB 3.0. El soporte de formatos HD es casi nulo en USB 2.0, pero es ampliamente soportado por USB 3.0. Los dispositivos USB 3.0 se pueden conectar en puertos USB 2.0 y viceversa.

USB On-The-Go[editar]

USB On-The-Go, frecuentemente abreviado como USB OTG, es una especificación que permite a los dispositivos USB como reproductores digitales de audio, teléfonos móviles o tabletas actuar como servidores, facilitando que se puedan conectar memorias y discos duros USB, ratones o teclados.[12]

Características físicas[editar]

USB
USBsig.JPG
Memoria USB
USB Male Plug Type A.jpg
Conector USB tipo A macho
USB connectors.jpg
Conectores USB, de izquierda a derecha, Tipo A macho, Tipo Mini-B macho, micro enchufe (alrededor de 5 mm de ancho) para la conexión a cámara digital.
USB2.0 PCI Card Asus-2.jpg
Tarjeta PCI-USB 2.0.
USB Twisted Pair.svg
Los cables de datos son un par trenzado para reducir el ruido y las interferencias
USB types 2.jpg
Tipos diferentes de conectores USB (de izquierda a derecha): micro USB macho, mini USB, tipo B macho, tipo A hembra, tipo A macho.
USB flash drive.jpg
Una memoria USB como ésta implementará normalmente la clase de dispositivo de almacenamiento masivo USB

Compatibilidad y conectores[editar]

El estándar USB especifica tolerancias mecánicas relativamente amplias para sus conectores, intentando maximizar la compatibilidad entre los conectores fabricados por la compañía ―una meta a la que se ha logrado llegar. El estándar USB, a diferencia de otros estándares también define tamaños para el área alrededor del conector de un dispositivo, para evitar el bloqueo de un puerto adyacente por el dispositivo en cuestión.

Las especificaciones USB 1.0, 1.1 y 2.0 definen dos tipos de conectores para conectar dispositivos al servidor: A y B. Sin embargo, la capa mecánica ha cambiado en algunos conectores. Por ejemplo, el IBM UltraPort es un conector USB privado localizado en la parte superior del LCD de los ordenadores portátiles de IBM. Utiliza un conector mecánico diferente, mientras mantiene las señales y protocolos característicos del USB. Otros fabricantes de artículos pequeños han desarrollado también sus medios de conexión pequeños, y ha aparecido una gran variedad de ellos, algunos de baja calidad.

Una extensión del USB llamada "USB On The Go" (sobre la marcha) permite a un puerto actuar como servidor o como dispositivo; esto se determina por qué lado del cable está conectado al aparato. Incluso después de que el cable está conectado y las unidades se están comunicando, las 2 unidades pueden "cambiar de papel" bajo el control de un programa. Esta facilidad está específicamente diseñada para dispositivos como PDA, donde el enlace USB podría conectarse a un PC como un dispositivo, y conectarse como servidor a un teclado o ratón. El "USB-On-The-Go" también ha diseñado 3 conectores pequeños, el mini-A y el mini-B, así que esto debería detener la proliferación de conectores miniaturizados de entrada.

Conectores tipo A y B[editar]

La especificación clásica del USB contempla varios tamaños y tipos de conectores compatibles con distintas especifiaciones:

  • el "estándar" de tamaño mayor, usado por ejemplo, en dispositivos de Memoria USB.
  • el tamaño "mini" (sobre todo para el extremo del conector B, como en muchas cámaras digitales)
  • el tamaño "micro", en sus variantes USB 1.1/2.0 y USB 3.0 (por ejemplo, en la mayoría de los teléfonos inteligentes)
  • el esquema "versátil USB On-The-Go", en tamaños mini y micro.

A diferencia de otros cables de datos (Ethernet, HDMI, etc), cada extremo de un cable USB utiliza un tipo de conector diferente; una de tipo A o de tipo B. Este tipo de diseño fue elegido para evitar las sobrecargas eléctricas y no dañar el equipo, ya que sólo la hembra de tipo A se presenta la carga eléctrica.

Patillaje de los Tipos A y B[editar]

Pin Nombre Color de cable Descripción
1 VCC Rojo +5 V
2 D− Blanco Data −
3 D+ Verde Data +
4 GND Negro Tierra

Patillaje de los tipos Mini y Micro[editar]

Pin Nombre Color de cable Descripción
1 VCC Rojo +5 V
2 D− Blanco Data −
3 D+ Verde Data +
4 ID Ninguno Permite la distinción de Micro-A y Micro-B
  • Tipo A: conectado a tierra
  • Tipo B: no conectado
5 GND Negro Tierra y retorno o negativo

Nuevos conectores Tipo C reversibles[editar]

En agosto de 2014, la (USB-IF), organización formada por empresas como Intel, Microsoft, HP y Apple entre muchas otras y que decide sobre el estándar del USB; publicó la especificación del nuevo conector USB, también conocido como "Tipo C", que se trata de implementar un nuevo tipo de conector reversible tanto en extremos como en posición. Este tipo de conector, además de ofrecer comodidad por su diseño reversible, ofrece una velocidad de hasta 1280 MB por segundo basándose en la también nueva especificación 3.1 de USB.

El nuevo tipo de conector está pensado para ser el sucesor de todos los anteriores (Tipo A y B), que quedarán obsoletos cuando el nuevo se implemente en todo tipo de dispositivos móviles y de sobremesa. Aún no se ha dado a conocer el patillaje de los nuevos conectores USB que saldrán a producción a finales de 2014. Por los bocetos de la especificación se sabe que cada conector tendrá un total de 12 pines.

Almacenamiento masivo USB[editar]

USB implementa conexiones a dispositivos de almacenamiento usando un grupo de estándares llamado USB mass storage device class (abreviado en inglés "MSC" o "UMS"). Éste se diseñó inicialmente para memorias ópticas y magnéticas, pero ahora sirve también para soportar una amplia variedad de dispositivos, particularmente memorias USB.

Wireless USB[editar]

Wireless USB (normalmente abreviado W-USB o WUSB) es un protocolo de comunicación inalámbrica por radio con gran ancho de banda que combina la sencillez de uso de USB con la versatilidad de las redes inalámbricas. Utiliza como base de radio la plataforma Ultra-WideBand desarrollada por WiMedia Alliance, que puede lograr tasas de transmisión de hasta 480 Mbit/s (igual que USB 2.0) en rangos de tres metros y 110 Mbit/s en rangos de diez metros y opera en los rangos de frecuencia de 3,1 a 10,6 GHz. Actualmente se está en plena transición y aún no existen muchos dispositivos que incorporen este protocolo, tanto clientes como anfitriones. Mientras dure este proceso, mediante los adaptadores y/o cables adecuados se puede convertir un equipo WUSB en uno USB y viceversa.

Lista de periféricos que es posible conectar a un puerto USB y USB OTG[editar]

El puerto USB es un estándar que permite la transferencia de información desde o hacia otro periférico. Esta lista detalla los periféricos que es posible conectar a un puerto USB. Por orden alfabético.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. «USB inventor is tech's unlikely 'rock star' - CNN». Articles.cnn.com (04-02-2010). Consultado el 12-12-2011.
  2. «Boston Globe Online / Business / USB deserves more support». Simson.net (31-12-1995). Consultado el 12-12-2011.
  3. «About USB Implementers Forum, Inc.» (en inglés), [www.usb.org/acerca traducción al español]. Consultado el 1 de agosto de 2014.
  4. «Por qué es difícil conectar un USB y otros secretos de su nacimiento». Consultado el 25 de julio de 2013.
  5. «SuperSpeed USB 3.0: More Details Emerge» (6 Jan 2009).
  6. Shankland, Stephen. USB 3.0 brings optical connection in 2008. CNET News.com. Retrieved on 2007-09-19.
  7. Demerjian, Charlie. Gelsinger demos USB 3.0, PICe 3.0 and other new toys. The Inquirer. Consultado el 2007-09-19.
  8. «USB in a NutShell - Chapter 2 - Hardware». Beyond Logic.org. Consultado el 25-08-2007.
  9. en:Serial ATA#eSATA
  10. http://www.usb.org/developers/ssusb
  11. http://www.apple.com/es/thunderbolt/
  12. en:USB_On-The-Go (en inglés)

Enlaces externos[editar]

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