Universal Serial Bus

UNIVERSAL SERIAL BUS

0-INTRODUCCION.

1-RAZONES DEL USB.

2-VENTAJAS DEL USB.

3-AMBITO DE APLICACIÓN.

4-LISTA DE CARACTERISTICAS.

5-ARQUITECTURA GENERAL.

6-DESCRIPCION DEL SISTEMA.

6.1-TOPOLOGIA DEL BUS.

6.1.1-EL HOST USB.

6.1.2-DISPOSITIVOS USB.

6.2-MODELO LOGICO FUNCIONAL.

6.2.1-INTERFACE FISICO-ELECTRICA.

6.2.1.1-TIPOS DE TRANSMISIONES.

6.2.2-PROTOCOLO.

7-ARQUITECTURA DE LOS DISPOSITIVOS.

7.1-CHIPS CONTROLADORES.

7.2-INTEGRACION DE LOS CHIPS.

8-NECESIDADES PARA EL USB.

9-RESPALDO DEL BUS SERIAL UNIVERSAL.

10-USB_IF.

11-ESTIMACIONES ESTADISTICAS DEL USB.

12-CONCLUSIONES.

12.1-OBJETIVO BASICO.

12.2-BENEFICIO DE INCORPORARSE A LA TECNOLOGIA USB.

USB - BUS SERIAL UNIVERSAL

0-INTRODUCCION.

Cada cierto tiempo dentro del mundo de la informática se dan cambios realmente importantes, cambios que abren nuevos horizontes y mayores posibilidades. Es cierto que inicialmente es algo molestoso tener que adecuarse a las nuevas tecnologías, pero como todo cambio en la informática, el usuario es siempre el más beneficiado. A continuación presentaremos una de las mayores revoluciones en la computación, una nueva tecnología que dejará completamente en el olvido la forma de interconectar periféricos a los PC: El Bus Serial Universal - USB .

El USB es una especificación abierta definiendo un avance significativo para la incorporación de dispositivos periféricos a ordenadores personales. Fue concebido por un grupo de industrias potentes incluyendo a Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom. La especificación de USB incluye estandarización de conectores y cables, la topología a través del hub para las conexiones externas con mas de 126 dispositivos y los protocolos para el reconocimiento y configuración. Soporta dos velocidades de transmisión, una a velocidad baja para la conexión de periféricos de transmisión lenta como joystick y ratones, y otra a mayor velocidad (mas de 12Mbps ) para la conexión de dispositivos que requieren mayor velocidad de respuesta como cámaras de vídeo por compresión digital.

La documentación técnica relacionada a USB es realmente abundante y de gran profundidad, no solamente informática, sino también eléctrica, electrónica y mecánica. Sin embargo ha de llegar a estar en los oídos de todos cuando el mercado se vea saturado de computadoras y dispositivos que soporten esta tecnología. Por esta razón es altamente recomendable analizarla detalladamente, desde sus orígenes y la motivación para su actual existencia.

1-RAZONES DEL USB

Las razones que han dado origen al Bus Serial Universal provienen de tres aspectos fuertemente interrelacionados:

1. CONEXION DEL PC AL TELEFONO.- El uso de un PC conectado a un sistema telefónico para el envio de un conjunto de funciones avanzadas es uno de los segmentos con mayor crecimiento en el mercado. El incremento del ancho de banda en el USB así como la capacidad del envio de datos asincronos (como muestras de voz y audio) lo hace ideal para la conexión de dispositivos telefónicos al PC. Además, la aparición de modems de altas velocidades hace que la capacidad del USB sea muy útil. Una nueva tecnología de transmisión de datos debe contemplar a las computadoras y a los teléfonos como dos elementos indivisibles y mutuamente complementarios.

2. USO SENCILLO.- La falta de flexibilidad en la reconfiguración de toda PC ha sido siempre un problema para todas las personas que sin conocer mucho de computación y hardware, desearían mantener actualizado su PC. Hemos tenido grandes progresos en este sentido, para ello basta nombrar los adelantos en cuanto a interfaces gráficas se refiere; todos sabemos que con Windows 95 configurar una computadora es mucho más sencillo que con el antiguo DOS, y que las ARQUITECTURAs de bus nuevas como PCI, ISA P&P y PCMCIA se han constituido en aliados importantes de todo proceso de reconfiguración. Aún quedan en el mercado muchas tarjetas ISA que al no demandar altas velocidades de transferencia de datos, son fabricadas bajo esta arquitectura para abaratar los costos. Más aún, los puertos de la computadora seriales, paralelos y de juegos, no son tipo P&P. Los usuarios aún tienen problemas al tener que acercarse a una tienda y solicitar un dispositivo, para que el vendedor le pregunte si desea el mismo interno o externo, para puerto serial o paralelo, en ISA o PCI. Un problema cuya solución viene dada por el nuevo Bus Serial Universal.

3. EXPANSION DE PUERTOS.- Actualmente las computadoras tienen un límite claro de expandibilidad, generalmente se tienen 4 ranuras PCI, 4 ISA , 2 puertos seriales y 1 paralelo. Un problema frecuente es contar con dos o más dispositivos que requieren del puerto paralelo: la impresora, un escáner, un tape backup, por ejemplo. La especificación USB ataca este problema frontalmente, brindando la posibilidad de conectar a una computadora más de 126 dispositivos. Además, para unir un dispositivo nuevo a la computadora no hay mas que conectarlo a la misma teniendo autoconfiguración inmediata.

2-VENTAJAS DEL USB

El trabajo involucrado dentro de la especificación USB es realmente completo, es un estudio por demás minucioso que comprende aspectos tales como: arquitectura del bus, definiciones de protocolos, tipos de transacciones, administración del bus, programación de interfaces, señales eléctricas, especificaciones electrónicas, conectores, formas de transmisión, etc. Pero todo esto se puede traducir en beneficios tangibles para el usuario. A continuación los mismos:

1. Fácil expansión de periféricos en la PC, no debe hacer falta más que conectar el periférico y emplearlo. Ni pensar en abrir la computadora.

2. Bajo costo para aplicaciones que demandan por encima de los 12Mbps, particularmente aplicaciones y hardware multimediales: micrófonos, parlantes, teléfonos, etc.

3. Soporte completo para transmisión en tiempo real de voz, audio y video.

4. Flexibilidad de protocolos para TIPOS DE TRANSMISIÓN es mixtas isocrónicas y asincrónicas (analizaremos el tipo de transmisión isocrónica más adelante, ya que es el eje de transmisión del Bus Serial Universal y tiene un nivel de conocimiento y difusión relativamente bajo dada su novedad).

5. Cómoda integración de dispositivos de tecnologías y fabricantes diferentes.

6. Soporte para plataformas diversas de la línea de las PC compatibles (algunos problemas para Macintosh como lo veremos posteriormente).

7. Posibilitar la producción de nuevos dispositivos capaces de aprovechar sus ventajas  

3-AMBITO DE APLICACIÓN DEL USB.

El USB es una nueva forma de interconectar periféricos a las computadoras. Estamos hablando de dispositivos tales como: teclados, ratones, teléfonos, digitalizadores, modems, etc. Pero con una característica particular: todos los dispositivos tienen el mismo conector y sencillez de conexión.

Esta es una definición bastante global que iremos analizando poco a poco. Sin embargo es importante saber que el Bus Serial Universal comprende como clientes perfectos a todos los dispositivos que requieren velocidades de transferencia bajas o medias. Las velocidades medias dentro de este bus son del tipo isocrónicas (analizaremos este término en su momento), y las velocidades bajas son asincrónicas. La Figura 1 muestra comparativamente una tabla de dispositivos que se benefician con cada una de las velocidades soportadas por USB.

Este bus tiene una velocidad de rendimiento máximo sobre 12Mbps, cubriendo las demandas de una amplia gama de dispositivos seriales del mercado incluyendo a aquellos que requieren velocidades importantes como los ISDN , elementos de procesamiento de imagen y video, etc.

4-LISTA DE CARACTERÍSTICAS DE USB.

Todos los dispositivos USB deben tener el mismo tipo de cable y el mismo tipo de conector, sin depender de la función que cumplan. El detalle de los mismos se puede observar en la Figura.

Los detalles de consumo y administración eléctrica del dispositivo deben ser completamente transparentes para el usuario.

1. El ordenador debe identificar automáticamente un dispositivo agregado mientras trabaja y configurarlo.

2. Los dispositivos pueden ser también desconectados mientras el ordenador está en uso.

3. Deben poder compartir un mismo bus tanto dispositivos que requieren de unos pocos Kbps como los que requieren varios Mbps.

4. Más de 127 dispositivos diferentes pueden estar conectados simultáneamente y operando con una misma computadora sobre el Bus Serial Universal.

5. El bus debe permitir periféricos multifunción, es decir aquellos que pueden realizar varias tareas a la vez, como lo son algunas impresoras que adicionalmente son fotocopiadoras y máquinas de fax.

6. Capacidad para manejo y recuperación de errores producidos por un dispositivo cualquiera.

7. Soporte para la arquitectura Conectar y Operar (Plug&Play).

8. Bajo costo.

5-ARQUITECTURA GENERAL

El Bus Serial Universal está dado esencialmente por un cable especialmente diseñado para transmisión de datos entre la computadora (cuyo nombre dentro de la terminología USB es host), y diferentes periféricos, que pueden acceder simultáneamente al mismo con el fin de recibir

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