USB

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Universal Serial Bus (USB)
Certified USB.svg
O logo certificado de USB
Tipo Bus
Designer Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, and Nortel
Projetada(o) janeiro de 1996; há 24 anos
Produzida(o) Desde maio de 1996[1]
Substituiu Porta serial, porta paralela, game port, Apple Desktop Bus, porta PS/2 e Firewire (IEEE 1394)
Comprimento 2–5 m (6 ft 7 in–16 ft 5 in) (por categoria)
Largura
  • 12 mm (tipo-A)[2]
  • 8.45 mm (tipo-B)
  • 6.8 mm (mini/micro)
  • 8.25 mm (USB-C)
Altura
  • 4.5 mm (tipo-A)[2]
  • 7.26 mm (tipo-B)
  • 10.44 mm (tipo-B SuperSpeed)
  • 1.8–3 mm (mini/micro)
  • 2.4 mm (USB-C)
Plugável enquanto o
dispositivo está ligado
Sim
Externa(o) Sim
Cabo
  • 4 fios mais shield
  • 9 fios mais shield (SuperSpeed)
Pinos
  • 4: 1 força, 2 dados, 1 terra
  • 5 (On-The-Go)
  • 9 (SuperSpeed)
  • 11 (Powered-B SuperSpeed)
  • 24 (USB-C)
Conector Único
Sinal 5 V DC
Voltagem máx.
  • 5.00+0.25
    −0.60
     V
  • 5.00+0.25
    −0.55
     V
    (USB 3.0)
  • 20.00 V (PD)
Corrente máx.
  • 0.5 A (USB 2.0)
  • 0.9 A (USB 3.0)
  • 1.5 A (BC 1.2)
  • 3 A (USB-C)
  • Até 5 A (PD)
Sinal de dados Dados de pacote, definidos por especificações
Largura 1 bit
Bitrate 1.5; 12; 480; 5,000; 10,000; 20,000 Mbit/s (a depender do modo)
Dispositivos máx. 127
Protocolo Serial
USB.svg
O plug tipo-A plug (esquerda) e o plug tipo-B (direita)
Pino 1      +5V
Pino 2      Data−
Pino 3      Data+
Pino 4      Ground
Cabo USB

USB (abreviatura de Universal Serial Bus, em português, porta serial universal) é um padrão de indústria que estabelece especificações para cabos, conectores, e protocolos de comunicação para conexão, comunicação e provimento de energia entre computadores pessoais e seus dispositivos periféricos.[3] Lançado em 1996, o padrão USB é atualmente mantido pelo USB Implementers Forum (USB IF).

Existem 4 gerações de especificações USB: USB 1.x, USB 2.0 (com múltiplas atualizações e adições), USB 3.x, USB 4.x.[4]

Concepção[editar | editar código-fonte]

O tridente, o símbolo do USB

O padrão USB foi desenvolvido por um consórcio de empresas, entre as quais destacam-se: Microsoft, Intel, Compaq, DEC, IBM, Nortel e NEC.

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 National Semiconductor, que transferia a maior parte do esforço para o controlador eletrônico, simplificando o controlador lógico (driver).

Isto gerou algumas incompatibilidades e lançou a ameaça de dispersão do padrão. Pela experiência anterior em casos de adaptação de padrões (como o caso das extensões individualistas do HTML da Microsoft e da Netscape à versão 3 deste protocolo que, frequentemente, quebrava a compatibilidade entre sites), agora podia-se confirmar a desvantagem de não se conseguir a universalização. Porém, traria novas conclusões para a versão 2.0 deste protocolo, desta vez unidos sob o modelo EHCI, Enhanced Host Controller Interface, permitindo colmatar as falhas e reunir as qualidades dos dois modelos anteriores; mas sem dúvida, o avanço notável desta versão seria o aumento da largura de banda disponível - tornava-se agora possível, com um único driver, transferir som, vídeo e ainda assim usar a impressora, tudo isso pelo mesmo canal - até um total de 480 Megabit/s no usb 2.0, e 5 Gigabit/s no usb 3.0.

Histórico de versões[editar | editar código-fonte]

Tabela contendo informações superficiais sobre as versões do USB
Nome da versão Data de criação Taxa de transferência Padrão Mini Micro Mudanças, novidades e notas
USB 0.7 Novembro de 1994 - N/A Pré-lançamento
USB 0.8 Dezembro de 1994 -
USB 0.9 Abril de 1995 12 Mbit/s
USB 0.99 Agosto de 1995 -
USB 1.0-RC Novembro de 1995 -
USB 1.0 Janeiro de 1996 1,5 Mbit/s

12 Mbit/s

Tipo A

USB Type-A receptacle.svg

Tipo B

USB Type-B receptacle.svg

N/A N/A N/A N/A USB criado e funcional, usado por alguns dispositivos.
USB 1.1 Agosto de 1998 USB com compatibilidade melhorada e alguns erros corrigidos em relação à versão anterior.
USB 2.0 Abril de 2000 480 Mbit/s Mini A

USB Mini-A receptacle.svg

Mini B

USB Mini-B receptacle.svg

Um salto enorme na qualidade, velocidade, compatibilidade e utilização do padrão USB. Este modelo substituiu qualquer outro padrão e foi usado largamente na indústria tecnológica, sendo popular até os dias de hoje.
USB 2.0 Revised ? ? Mini AB

USB Mini-AB receptacle.svg

N/A Micro B

Micro AB

USB Micro-AB receptacle.svg

USB 3.0 Novembro de 2008 5 Gbit/s Tipo A

USB 3.0 Type-A receptacle blue.svg

Tipo B

USB 3.0 Type-B receptacle blue.svg

Obsoleto Micro B

USB 3.0 Micro-B receptacle.svg

Obsoleto Velocidade largamente melhorada, de melhor qualidade que o padrão 2.0. É comum ver esse padrão em laptops e desktops (mesmo de baixa qualidade) e em periféricos de alta qualidade (principalmente dispositivos de armazenamento). É possível conectar um padrão 2.0 em portas do padrão 3.0 e vice versa, sendo limitado pelo de menor padrão.
USB 3.1 Julho de 2013 10 Gbit/s Tipo C

Velocidade aumentada. É raro ver este padrão em qualquer dispositivo atualmente, nem mesmo nos mais modernos e avançados (não deve ser confundido com o padrão Thunderbolt).
USB 3.2 Agosto de 2017 20 Gbit/s Obsoleto Obsoleto
USB4 Agosto de 2019 40 Gbit/s Obsoleto

USB 1.0[editar | editar código-fonte]

Lançado em janeiro de 1997, o USB 1.0 especificou taxas de transferência de 1.5 Mbit/s (Largura de Banda Baixa ou Baixa Velocidade) e 12 Mbit/s em (Alta velocidade).[5] A especificação não aceitava cabos de extensão ou passagem por monitores, devido as limitações de tempo e energia. Poucos dispositivos USBB acabaram chegando no mercado antes do lançamento do USB 1.1 em agosto de 1998.

USB 1.1[editar | editar código-fonte]

O padrão 1.1 foi lançado em 1998 para corrigir problemas encontrados no padrão 1.0. Ao ser lançado o padrão USB 1.1 trouxe uma série de vantagens pois graças a uma interface única, a tarefa de conectar diversos tipos de aparelho ao computador tornou-se mais fácil, e aumentou o diversificação de tipos de periféricos, porém tinha como um grande ponto fraco a baixa velocidade na transição de dados (1,5 a 12 Mbps), elevado em consideração as portas seriais, mas muito deficiente em relação a outros tipos de barramentos como o SCSI (80 a 160 Mbps) e o FireWire, principal concorrente cujo maior desenvolvedor era a Apple Inc. Até então, a baixa transição não era um agravante para as aplicações da época, mas à medida que o uso crescia aumentava a necessidade de taxas maiores na transferência de dados entre um dispositivo e o computador, prejudicando o uso de equipamentos como HDs removíveis, gravadores de DVDs externos, e scanner de alta resolução tornando-se nesse necessário o upgrade do padrão.

USB 2.0[editar | editar código-fonte]

O padrão USB 2.0 foi lançado em abril de 2000 com a velocidade de 480 Mbps, o equivalente a cerca de 60 MB por segundo. O conector continuou sendo o mesmo da versão anterior, totalmente compatível com dispositivos que funcionam com o USB 1.1, mas nesse caso com a mesma velocidade de transferência reduzida do padrão 1.1. Isso ocorre porque o barramento USB 2.0 tentará se comunicar à velocidade de 480 Mbps. Se não conseguir, tentará a velocidades mais baixas até obter êxito.

Uma outra novidade importante é que, a partir dessa versão, os fabricantes poderiam adotar o padrão em seus produtos sem a obrigatoriedade de pagar uma licença de uso da tecnologia. Esse foi um fator importante para a ampliação de novos periféricos que usam a tecnologia e o barateamento desses periféricos.

O lançamento do USB 2.0 também trouxe outra vantagem: o padrão FireWire foi padronizado principalmente para trabalhar com aplicações que envolvem vídeo e áudio, mas como a velocidade do USB 2.0 supera a velocidade das primeiras implementações do FireWire, ele também se tornou uma opção viável para aplicações multimídia, o que aumentou seu leque de utilidades.

USB 3.0[editar | editar código-fonte]

O USB 3.0 chegou ao mercado em 2009, com a mesma praticidade do USB 2.0, sua designação comercial é USB SuperSpeed.

Caracteriza-se principalmente por um aumento da velocidade de transferência que chega a 5 Gigabits por segundo, o equivalente a mais ou menos 614.4 MB/segundo. Devido a mais conexões dentro do próprio USB 3.0, que antes no modelo 2.0, eram 4, no 3.0 chegam a 9, permitindo ser full-duplex, transferindo dados bidirecionalmente, podendo receber e enviar dados ao mesmo tempo.

Exemplo do Primeiro HD com USB 3.0.

PCI_Express.2_x1, para adaptadoras USB_3.0, acima

Placas Mãe com conexões USB 2.0 podem usar os benefícios do USB 3.0 com a conexão de placas adaptadoras PCI Express USB 3.0; em especial no caso Placas Mãe que com conexões(portas) PCI-Express x1 geração 2 ou seja PCIe2 x1. Existem também placas adaptadoras para Notebook com saidas USB 3.0.

USB 3.1[editar | editar código-fonte]

O USB 3.1 chegou ao mercado em meados de 2013, com a mesma praticidade das versões anteriores, mantendo compatibilidade e melhorando as especificações.

Caracteriza-se principalmente por um aumento da velocidade de transferência que chega a 10 Gigabits por segundo, o equivalente a mais ou menos 1200 MB/segundo.

USB 3.2[editar | editar código-fonte]

O USB 3.2, lançado em setembro de 2017,[6] preserva os modos de dados existentes USB 3.1 SuperSpeed e SuperSpeed+, mas introduz dois novos modos de transferência SuperSpeed+ através do conector USB-C com velocidades de transferência de 10 e 20 Gbit/s (1.25 e 2.5 GB/s). O aumenta na largura de banda é resultado de uma operação de multiplas faixas pelos fios existentes que eram para serem usados na capacidade de giro no conector USB-C.[7] O USB 3.2 é também a primeira versão a usar o conector USB-C como único.

USB4[editar | editar código-fonte]

A especificação USB4 foi lançada em 29 de agosto de 2019 pelo USB Implementers Forum.[8]

O USB4 é baseado na especificação do protocolo Thunderbolt 3.[9] Ele suporta uma taxa de transferência de 40 Gbit/s, é compatível com Thunderbolt 3, e compatível retroativamente com USB 3.2 e USB 2.0.[10][11] A arquitetura define um método para compartilhar uma ligação única de alta velocidade com múltiplos tipos de dispositivos dinâmicamente que melhor serve a transferência de dados por tipo e aplicação.

USB x Thunderbolt[editar | editar código-fonte]

Thunderbolt (também conhecida como Light Peak) veio ao mercado com o intuito de substituir o antigo e recentemente atualizado USB, desenvolvido pela Intel com colaboração da Apple. Possui altas taxas de transferências, até 10 Gbit/s, podendo na versão 2.0 trabalhar em configuração full-duplex, ou seja, transmitir e receber simultaneamente, o que comercialmente é chamado de transferência a 20 Gbit/s, combinando transferência de dados, áudio, vídeo (em alta definição) e energia em um único cabo. A tecnologia ainda é nova, mas pretende ao longo do tempo, substituir o USB, grandes fabricantes já anunciaram incluir a tecnologia em seus produtos. Mas ainda há um grande caminho, devido ao fato que praticamente os aparelhos USB ainda dominam o mercado.

Conectores[editar | editar código-fonte]

Diferentes conectores USB

Existem vários tipos de conectores, sendo os tipo A, B e C. O padronizado e mais usado na indústria, o 'micro''. O mais recente conector, o tipo C (USB-C), esta vindo com a promessa de revolucionar os aparelhos pois com o mesmo conector é possível transferir dados, vídeo, áudio e energia (não apenas a pequena quantidade dos conectores anteriores, mas até 100W), e ainda é reversível, podendo ser conectado de qualquer lado.

Dispositivos[editar | editar código-fonte]

Entre os mais conhecidos dispositivos que utilizam-se da interface USB estão impressoras, scanners, webcams, teclados, mouses, unidades de armazenamento (HD, Pendrive, CD-ROM), joysticks, gamepads, PDA, câmeras digitais, placas de som, modems, mp3 players, tablets, celulares e adaptadores Bluetooth. Alguns dispositivos usam apenas a alimentação eléctrica da USB sem nenhuma função de comunicação ou controle. São exemplos: pequenas luminárias e ventiladores.

Entre os sistemas operacionais que oferecem suporte nativo à interface USB, podem ser citados BeOS, eComStation 1.x e 2.x, FreeBSD, IBM OS/2 Warp 4.0, 4.51, 4.52 e for e-Business 4.5x, Linux, Mac OS, Mac OS X, Microsoft Windows 95 OSR 2.0, 2.1, 2.5 (apenas para a versão 1.1), Windows 98, Second Edition, Windows ME, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Microsoft Windows 10, Solaris, Windows Phone e Android.

Classes de dispositivos[editar | editar código-fonte]

USB define códigos de classe usadas para identificar a funcionalidade de um dispositivo e para carregar um driver de dispositivo com base naquela funcionalidade. Isso permite que cada codificador de driver de dispositivo suporte dispositivos de diferentes fabricantes que cumprem com um código de determinada classe.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. «82371FB (PIIX) and 82371SB (PIIX3) PCI ISA IDE Xcelerator» (PDF). Intel. Maio de 1996. Consultado em 12 de março de 2016. Arquivado do original (PDF) em 13 de março de 2016 
  2. a b «USB 'A' Plug Form Factor Revision 1.0» (PDF). USB Implementers Forum. 23 de março de 2005. p. 1. Consultado em 4 de junho de 2017. Cópia arquivada (PDF) em 19 de maio de 2017. Body length is fully 12 mm in width by 4.5 mm in height with no deviations 
  3. «USB deserves more support». Business. Boston Globe Online. Simson. 31 de dezembro de 1995. Consultado em 12 de dezembro de 2011. Cópia arquivada em 6 de abril de 2012 
  4. Bruno Salutes. «Qual diferença entre USB 1.1, 2.0, 3.0 e 4.0?». Canal Tech. Consultado em 20 de janeiro de 2020 
  5. Universal Serial Bus Specification (PDF) (Relatório técnico). 1996. p. 29. v1.0. Cópia arquivada (PDF) em 30 January 2018  Parâmetro desconhecido |url-status= ignorado (ajuda); Verifique data em: |arquivodata= (ajuda)
  6. «The USB 3.2 Specification released on September 22, 2017 and ECNs». usb.org (em inglês). 22 de setembro de 2017. Consultado em 4 de setembro de 2019 
  7. «USB 3.0 Promoter Group Announces USB 3.2 Update» (PDF) (Nota de imprensa). Beaverton, OR, USA. 25 de julho de 2017. Consultado em 27 de julho de 2017 – via www.usb.org 
  8. «USB Promoter Group USB4 Specification». usb.org. 29 de agosto de 2019 
  9. Bright, Peter (4 de março de 2019). «Thunderbolt 3 becomes USB4, as Intel's interconnect goes royalty-free». Ars Technica (em inglês). Consultado em 4 de março de 2019 
  10. Grunin, Lori (4 de março de 2019). «USB4 marries Thunderbolt 3 for faster speeds and smarter transfers». CNET (em inglês). Consultado em 4 de março de 2019 
  11. Brant, Tom (4 de março de 2019). «Thunderbolt 3 Merges With USB to Become USB4». PC Magazine (em inglês). Consultado em 4 de março de 2019 

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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