Funcionamento Físico
A topologia física do USB consiste conectar o hub downstream porta a porta upstream de um outro hub ou a um dispositivo. O USB pode operar-se em três velocidades. High-speed (480 Mb/s) e full-speed (12 Mb/s) requerem o uso de um cabo blindado com os dois condutores de energia e uma par de condutores de sinal entrelaçados. A velocidade baixa (1.5 Mb/s) recomenda, mas não requer o uso de um cabo com os condutores de sinal. Os conectores são projetados para serem plugados a quente. O ícone do USB nos plugues fornece o gabarito, facilitando a obtenção da orientação apropriada.
Desempenho
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Aplicações |
Atributos |
LOW-SPEED -Dispositivos Interativos - 10 – 100 Kbps |
Teclado, mouse Periféricos para jogos Periféricos para realidade virtual |
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FULL-SPEED -Telefone, áudio, vídeo compressado - 500 Kbps – 10 Mbps |
ISDN PBX POTS Áudio |
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HIGH-SPEED -Vídeo, Armazenamento - 25-400 Mbps |
Video Armazenamento Imagens ISDN |
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WIRELESS - 53,3 - 480 Mbps |
Todas as aplicações acima |
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Para minimizar problemas do usuário final, o USB usa o protocolo "chave-fechadura". A diferença física na série de conectores "A" e "B" ou "mini-B " segura o conectividade apropriada para o usuário. O conector "A" é principal meio de conectar dispositivos do USB diretamente a um anfitrião(host) ou a uma porta de downstream de um hub. Todos os dispositivos do USB devem ter o conector padrão da série "A". O conector "B" ou “mini-B” permite que os vendedores do dispositivo forneçam um cabo padrão.
A seguinte lista explica como os plugues e os receptáculos podem ser acoplados:
- O receptáculo da série "A" acopla-se com um plugue da série "A". Eletricamente, os receptáculos da série "A" funcionam como saídas do host e/ou hubs.
- O receptáculo da série "B" acopla-se com um plugue da série "B" (macho). Eletricamente, os receptáculos da série "B" funcionam como entradas aos hubs ou aos dispositivos.
- O receptáculo da série "mini-B" acopla-se com um plugue da série "mini-B"(macho). Eletricamente, os receptáculos da série “mini-B” funcionam como entradas aos hubs ou aos dispositivos.
O cabo do USB consiste em quatro condutores, dois condutores de energia, e dois de condutores de sinal.
O cabo de High/full-speed consiste em um par trançado, VBUS, GND, e em uma blindagem externa. O cabo de High/full-speed pode ser usado com dispositivos low-speed, full-speed, ou de High-speed. Quando o cabo de High/Full-speed é usado com dispositivos low-speed, o cabo deve encontrar-se com todas as exigências low-speed. Low-speed recomenda, mas não requer o uso de um cabo com os condutores de sinal entrelaçados.
VBUS é nominalmente +5V na fonte. O USB permite a utilização de segmentos de cabo variáveis até 5 metros, escolhendo-se um padrão adequado de condutores. Para fornecer níveis de voltagem de entradas garantidos e impedâncias apropriadas nas terminações, são utilizadas terminações parciais no fim da cada cabo. Estas terminações permitem a detecção da conexão e remoção em cada porta e a diferenciação entre dispositivos de alta e baixa velocidade.
Sinalização de conectado/desconectado
Quando nenhuma função está conectada a porta downstream dos revestimentos de um host ou de um hub, os resistores pull-down causarão aos sinais D+ e D- serem puxados abaixo do limiar de tensão do transceptor do host ou do hub. Isto cria um estado SE0 na porta downstream desses aparelhos. Uma condição da desconexão será indicada se o host ou o hub não estiverem dirigindo as linhas de dados e um SE0 persistir na porta downstream por mais do que Tddis segundos.
A conexão será detectada quando o hub detecta que uma das linhas de dados está acima de seu limiar de tensão VIH por mais Tdcnn segundos.
Tddis e Tdcnn são da ordem de 2,5 µs
As figuras ilustram esses procedimentos.
fig. Desconexão de dispositivo
fig. Conexão de dispositivo
Distribuição
Cada segmento USB fornece para o interior do cabo uma quantidade limitada de energia. As fontes de energia do host provêm alimentação para os dispositivos USB conectados diretamente. Estes são chamados de dispositivos alimentados pelo barramento. No mais, qualquer outro dispositivo deve possuir sua própria fonte de alimentação, dispositivos auto-alimentados . Um hub também fornece energia para os periféricos a ele conectados.
Gerenciamento
Um host deve ter um sistema de gerenciamento de energia independente do USB. O software de sistema do USB interage com o gerenciador de alimentação do host para manipular os eventos elétricos do sistema, como a suspensão e a interrupção do fornecimento. Além disto, dispositivos USB tipicamente implementam características adicionais de gerenciamento de energia do USB permitindo que estes sejam gerenciados pelo software do sistema. As características de distribuição e gerenciamento de energia do USB permitem que este seja desenvolvido para o sistema de alimentação sensível como computadores portáteis.
