Un Blog bastante interesante.. :D

PUERTO PERIFERICO DE ENTRADA USB

ARQUITECTURA DEL PUERTO

Este pueste fue diseñado para desplasar a los puertos tradicionales Paralelo y Serial, el puerto USB(Universal Serial Bus, creo que no hay que explicar que signifiac :))se creo pensando en la eliminacion de los problemas de cableado, espacio y confusion de conectores. El diseño permite a un solo puerto manejar hasta 127 dispositivos conectados en el, en adicion se construyo el llamdo soporte Plug-and-Play, con lo que cada conexcion puede ser configurada de manera automatica, incluso conectando el dispositivo cuando el equipo esta prendido o (HOT Plug) es reconocido sin la necesidad de reiniciar el equipo que en la mayoria de las ocaciones te lo recomienda el software del fabricante :(.




El diseño incluye una funcion opcional de alimentacion del dispositivo desde la computadora atraves del cable de conexion. El sideño USB divide el hardaware en dos clases, hubs y funciones. Un hub USB provee conectores en los cuales se pueden conectar funciones, Una funcion USB es un dispositivo que se puede conectar a la computadora y hace algo (escaner, impresora, webcam, teclado, mouse, etc.). Mas que un puerto punto a punto el USB es un dispositivo es un bus que permite la conexion de multiples perifericos a un solo conector, los cuales son recibidos por cada funcion conectada al puerto. Para que una funcion acepte el paquete que le corresponde , se utiliza un esquema de direccionamiento comunmente una computadora comercial cuanta con dos puertos USB, cada uno de ellos es capaz de manejar la cantidad antes escrita 127 funciones, limitado solamante por el numero de direcciones. PAra conectar varios dispositivos a un solo puerto se utiliza un hub, el cual ofrece multiples conectores para conectar una funcion en cada uno de ellos o incluso otro hub.



Esto crea un sistema jerarquico o de arbol, como se muestra en la figura. Esta jerarqua de conexiones forma una topologia de estrella , la cual permite monitorear la enerfia de los dispositivos conectados e incluso apafar alguno si existe una condicion de sobrecorriente sin afectar a los demas dispositivos conetados. USB soporta como antes se mencinoa la tecnologia Plug and Play con una carga y descarga dinamica de controladores . Al momento en que se conecta cualquier dispositivo (funcion) al bus, el host lo detectara interrogra y cargara los controladores necesarios en eeste caso no hay que preocuparse del IRQ, direccion de puertos o reiniciar el equipo. De la misma forma, cualquier caualquier dispositivo puede ser desconectado enen cualquier instante que el host detectara su ausencia y no lo considerara mas. La deteccion automatica del controlador adecuado es llvado acabo usando una comprobacion de PID/VID(Identificacior de Producto/Identificador de Vendedor). LE VID es identificador por el foro de implementaciones USB. Otra organizacion provee un extra VID para actividades no lucarivas. Como parte del proceso P&P, el controlador USB busca los dispositivos conectados al puerto cada vez que la computadora es encendida, enterrogando a cada dispositivo para identificar que es y asignandole una direccion de puerto la cual formara parte de la direccion de cada paquete enviado. Otro de los beneficions del USB es la alimentacion de enerfia a los dispositivos a traves del cablde de conexcion , lo cual permite evitar en algunos casos, la existencia de un cable que va del dispositivo a la corriente electrica ;sin embargo para esto hay que tomar en cuenta ciertas condiciones. La version 1.1 soporta dos velocidades, velocidad baja(low-speed) de 1.5 Mbits/s, velocidad completa (full-speed) de 12.0 Mbits/s y la Velocidad alta (high speed) 480 Mbist/s la cual fue desarrollada para competir con el puerto Firewire. En una conexion las tres velocidades existentes son soportadas a la vez.Con respecto a la alimentacion de la energia a traves del cable existen tres clases de funciones USB:

Funciones con poca energia alimentadas por el bus.

Funciones con alta energia alimentadas por el bus.

Funciones auto alimentadas.

Las primeras funciones obtienen toda su energia del VBus y no pueden obtener mas de una carga definida como 100mA. Estas funciones estan diseladas para trabajar con un voltaje minimo de 4.4 V y maximo de 5.25 V, ejemplo de estas funciones son algunas camaras digitales pequeñas. Las segundas funciones igualmente toman toda su energia del VBus y no pueden tomar mas de una carga hasta que se hayan configurado entonces pueden tomar un maximo de 5 cargas (500mA); estas unidades deben poder ser detectas con voltajes minimos de 4.4V y cuando operan con cargas maximas se especifica que trabajen con voltaje minimo de 4.75V y maximo de 5.25V. Los limites de voltaje son cosiderados en el conector de la funcion. Las funciones autoalimentadas pueden solo tomar una carga del VBus y ontener el resto de su energia de una fuente externa. En este la unica carga obtenida del host es suficiente para que el dispositivo sea detectado y enumerado sin fuentes secundarias de energia, ejemplo de estas funciones pueden ser unidades de CD-ROM externas. Una de las limitaciones de este puerto podria ser la longitud maxima de 5 metros, lo cual podria resolverse utlizando hubs en forma de cascada , ya que estos refeneran las señales recibidas. Gracias a esta posibilidad, los limites en la distancia se hacen de 126 hubs mas 1 funcion por 5 metros, cada uno, resulto una distancia total de 635 metros.

ELECTRONICA

En lo que respecta a la electronica cada puerto en la computadora cuenta como un host. El circuito de cada pierto controla de manera intrgral el sistema USB, el cual es llamado controlador de bus. Cada sistema USB tiene uno y solo uno de estos controladores de bus. Latransmicion en el esquema USB se hace en forma diferencial utilizando un par de cables . La transmision es hechoa utilizando un protocolo NRZI (No retorno a 0 invertido) e insercion de bits (bit stuffed) para asegurar una adecuada transmision.

NORMAS Y ESTANDARES



El diseño del USB es el resultado de interes de Compaq, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northen Telecom, de contar con una mejor interfaz que las existentes. Asi en 1995 comenzaron su trabajo, un año despues , la interfaz ya estaba a la venta. A persar de que el puerto no habia obtenido gran popularidad, el trabajo sobre el diseño siguio creciendo, surgiendo en 1999 el estandar USB 2.0. Desde el principio de la historia de este puerto se ha logrado una mejora de 12 Mbits/s a 240 Mbits/s. El sistema definido en versiones recientes es siempre compatible hacia atras ademas los dispositivos siempre negocias trbajar a la mayor velocidad posible para ellos. Los conectores han permanecido sin cambios desde el inicio.



PROTOCOLOS Y TIEMPOS



Para asegurar la transmision comrrecta de informacion el esquema USB utiliza el protocolo de señalizacion NRZI(No retorno a cero invertido) a insetecion de bits(bit suffed), lo cual inserta un 0 logico despues de una serie de seis 1's logicos. Los bots en el bus de comunicaciones son movidos e interpretaos en un orden little-endian, es decir , primero se envia el bit menos significativo. Durante la comunicaicon entre el host y cualquier funcion, se establecen lazos entre estos, asi mismo en cada funcion pueden existir variasentradas o destinos para los datos de un lazom estos son llmados puntos finales (endpoint). Un enfpoint es una porcion identificable de manera unica en una funcion . Cada dispositivo esta copuesto por una serie de endpoints independientes. Asi como cada dispositivo tiene una direccion unica asignada por el sistema en el momento en que se conecta, cada endpoint tiene direccion, determinada por el dispositivo en el momento mismo de su diseño, para el fluijo de datos. Cada endpoint formara una conexion que soportara el flujo de datos hacia cualquier diereccion. Todo dispositivo USB requiere la implementacion de un endpoint cero , el cual es utilizado para iniciar el dispositivo, En el esquema de comunicacion, gracias a la identificacion de endpoints, existen los llamados tubos(pipes) que son una asociacion entre un endpoint en un dispositivo y el software en el host, Un pipe representa la capacidad de mover datos entre el host, por medio de un buffer de memoria y un endpoint en un dispositivo. Existen dos modos de comunicacion mutuamente exclusivos: de flujo (stream), sin una estructura definida, y por mensaje (message), con una estructura definida. El esquema USB defineun frame como una base de 1ms en un bus full-speed o low-speed y un microframe como una base de 25 Us en high-speed. En un micro frame se pueden llevar a cabo varias transacciones. Cada tipo de transferencia define que transacciones son premitifas en un micro grame para un endpoint. El esquema USB utiliza un protocolo basado en paruqetes.. todo el intercambio de mensajes requere de tres paquetes, comenzando por un parquete token, el cual contiene la direccion de la funcion buscaday la naturaleza del intercambio. Un parquete de datos (data) contiene la informacion. El intercambio de informacion termina con un paquete hadshake el cual confirmara el arribo correcto de la informacion. Existe un cuarto tipo de paquete , llamado especial el cual se encarga de manejar funciones adicionales. Todo los paquetes comienzan con los mismos dons componentes, un camop de sincronizacion(sync) y uno de identificacion (PID), ambos de un byte de longitud.



Bueno esto fue todo lo que pude sacar de informaciond de la revista Saber electronica No. 224, la verdad se me hizo curiosa toda esta informacion por que desconocia todo sobre el USB solo sabia q era un puerto pero detras de el hay bastantes cosas, el protocolo RS-232 es creo que mas difundido por el tiempo que ha existido entre nosotros, pero no deja de ser importante saber sobre las nuevas cosas que nos traen los avances tecnologico. Me despido de ustede y pronto les traere mas informacion sobre tecnologia y tonteras que se me hacen interezantes escribirlas....