O padrão de portas e conectores USB foi desenvolvido para facilitar a instalação e uso de periféricos nos computadores. Antes desse tipo de conexão, dispositivos como impressoras, modens e zip drives, por exemplo, utilizavam portas paralelas com baixa velocidade de transmissão de dados. Se houvesse a necessidade de uma instalação interna, era necessário configurar Jumpers ou IRQs diretamente na placa mãe, o que implicava na abertura do computador e necessidade de se ter alguma noção de como configurá-los corretamente.
Além disto, cada periférico tinha um tipo de conector diferente na placa mãe e nem sempre estes conectores eram padronizados. Não era uma situação incomum ter que se recorrer a adaptadores devido a determinado formato de conector ser difícil de se achar ou até mesmo ter deixado de existir completamente.
A instalação destes dispositivos também era complexa, pois eles não eram automaticamente reconhecidos pelo computador e necessitavam de drivers específicos para modelo e marca que nem sempre estavam mais disponíveis. Por estes e outros motivos, instalar periféricos era uma tarefa delegada para técnicos e, às vezes, as pessoas apenas desistiam de ter determinado dispositivo no computador.
Atualmente, graças a este padrão, você pode encontrar praticamente todos os periféricos e dispositivos – de mouses e teclados a impressoras e câmeras - compatíveis com este tipo de conector, bem como mídias de armazenamento e transferência de dados (pendrives e cartões de memória). Outra facilidade trazida com o USB foi que as placas mãe mais novas contam com ao menos quatro entradas deste tipo, muito diferente da antiga porta paralela, que com sorte você conseguia duas.
A velocidade de transmissão de dados também é expressivamente maior e o reconhecimento e instalação dos dispositivos necessários para o funcionamento dos periféricos ficam por conta do próprio Sistema Operacional (Plug & Play), raramente necessitando de drivers externos. Além disto, não é preciso reiniciar o computador após a conexão de um dispositivo USB para sua detecção.
Conectores USB do tipo A e B
O conector USB do tipo A padrão é aquela cuja imagem já se forma em nossa mente quando pensamos neste tipo de entrada – a retangular e achatada. Este tipo fica encarregado pela transmissão de dados e energia (lembre-se que muitos dispositivos USB podem ser carregados por seus respectivos cabos) e normalmente são cabos com conectores fixos.
O do tipo B é um com formato um pouco mais quadrado e normalmente faz parte de um cabo removível. Ao contrário do conector USB A, este tipo de entrada é conectada ao dispositivo ao invés de ser ligada ao computador e costuma servir para o envio de energia.
Existem dispositivos (como celulares, por exemplo) que utilizam os tipos de USB mini e micro (A e B). Estes aparelhos adotam cabos com uma destas entradas para conexão com ele próprio e outra padrão normal para conexão no computador.
Cabos e funcionamento do USB
Os conectores dos cabos USB possuem quatro fios internos, sendo dois responsáveis pela alimentação elétrica e aterramento (cada um para uma destas funções) e dois para transmissão de dados. Um cabo USB pode ter no máximo 5 metros de comprimento para que o tempo de transmissão de dados não exceda o limite e não ocorra perda de dados. Caso você precise de tamanhos maiores, é necessário utilizar um hub ou algum outro equipamento para repetir os sinais da comunicação.
É possível efetuar a conexão de até 127 dispositivos em uma única porta USB por meio de um concentrador. A comunicação entre estes aparelhos é feita por meio de protocolos, onde o Host (no caso o computador) mapeia por meio de um sinal tudo que estiver ligado ao barramento USB e determina um endereço para cada um deles (processo chamado de enumeração).
Quando esta conexão estiver corretamente estabelecida, o Host também possuirá a informação pertinente a que tipo de transferência de dados cada um dos dispositivos está utilizando, que podem ser basicamente de quatro tipos:
Isócrono: utilizado para dispositivos de transmissão contínua no qual os dados são transferidos em tempo real e praticamente sem interrupções. Neste tipo de comunicação não há detecção/correção de erros para evitar atrasos. Um alto-falante, por exemplo, utiliza este tipo de conexão.
Bulk: aplicado por dispositivos que recebem grandes blocos de dados (pacotes maiores). Este tipo de conexão conta com recursos de detecção de erros para garantir que as informações estão corretas e garantir sua integridade. Este tipo de transferência é utilizado por impressoras e scaners, por exemplo.
Interrupção: este tipo de conexão serve para aqueles dispositivos cuja taxa de transferência de dados é relativamente pequena, como teclados, mouses e joysticks.
Controle: utilizado pelo Host para transmissão ou verificação de parâmetros de controle e configuração de dispositivos.
À medida que os dispositivos são devidamente enumerados, o Host controla a largura da banda de transmissão de dados ocupada por eles conforme seu tipo de transmissão de dados. A distribuição fica com até 90% para transferências do tipo isócrono e de interrupção e 10% para bulk e pacotes de controle.
Talvez no futuro o padrão USB venha a ser completamente substituído por tecnologias de comunicação sem fio, porém ele representou um grande avanço não somente no quesito velocidade de transferência de dados, mas também na questão da padronização de fios e conexões para periféricos, sem contar a praticidade dos dispositivos de armazenamento USB.
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