Barramento USB (Universal Serial Bus)

Conectores USB

O USB é uma idéia fantástica para o PC: um barramento para periféricos onde, através de um único plugue na placa-mãe, todos os periféricos externos podem ser encaixados. Podemos conectar até 127 dispositivos diferentes a cada porta USB. A maioria das placas-mãe tem mais de duas portas USB, sendo que várias placas-mãe apresentam cinco ou mais portas USB.

O barramento USB acaba de vez com inúmeros problemas de falta de padronização do PC moderno. Para cada periférico, normalmente há a necessidade de uma porta no micro e, dependendo do periférico (como alguns modelos de scanner de mão, por exemplo) há a necessidade de instalação de uma placa periférica dentro do micro, que ainda por cima deve ser configurada. Uma das grandes vantagens do USB é que o próprio usuário pode instalar um novo periférico, sem a menor possibilidade de gerar algum tipo de conflito ou, então, queimar alguma placa.

O plugue USB é padronizado e é utilizado por todos os tipos de periféricos USB. Em periféricos pequenos (como o mouse), encontraremos somente um plugue USB, a ser conectado a uma tomada USB. Em periféricos maiores (como teclados e impressoras), temos, além de um plugue USB, algumas tomadas USB para a conexão de periféricos, portanto fazendo o “cascateamento” do barramento. Além disso, novas tomadas podem ser conseguidas com a instalação de hubs USB (“concentradores”), periféricos que “expandem” a quantidade de tomadas do barramento. Na Figura 10.44, vemos um exemplo de uso do barramento USB.

Barramento USB é uma porta padrão para todos os periféricos externos

 

Teoricamente podemos ter qualquer tipo de periférico que seja externo ao micro utilizando o barramento USB. No caso de periféricos de baixo consumo (teclados, mouse, scanners de mão, etc.), a alimentação é provida pelo próprio barramento USB.

Até pouco tempo atrás, podíamos contar apenas com as portas seriais e paralelas para a conexão de dispositivos externos, como impressoras e mouses. Mas, tendo apenas duas portas seriais e uma paralela, temos recursos de expansão bastante limitados. Além disso, a velocidade destas interfaces deixa muito a desejar.

O USB como um padrão para a conexão de periféricos externos, tem como suas principais armas, a facilidade de uso e a possibilidade de se conectar vários periféricos a uma única porta USB.

Com exceção talvez do PCMCIA, o USB é o primeiro barramento para micros PC realmente Plug-and-Play. Podemos conectar periféricos mesmo com o micro ligado, bastando fornecer o driver do dispositivo para que tudo funcione, sem ser necessário nem mesmo reinicializar o micro. A controladora USB também é suficientemente inteligente para perceber a desconexão de um periférico.

Já existem no mercado vários periféricos USB, que vão de mouses e teclados à placas de rede, passando por scanners, impressoras, zip drives, gravadores de CD, modems, câmeras de videoferência e muitos outros.

Repetindo, a controladora USB do micro é o nó raiz do barramento. A este nó principal podemos conectar outros nós chamados de hubs. Um hub nada mais é do que um benjamim que disponibiliza mais encaixes, sendo 7 o limite por hub. O hub possui permissão para fornecer mais níveis de conexões, o que permite conectar mais hubs ao primeiro, até alcançar o limite de 127 periféricos permitidos pela porta USB.

Existem dois tipos de conectores USB, chamados de conector A e conector B. O conector A é o conector usado na placa mãe, enquanto o B é o utilizado pelos periféricos.

Cada porta USB permite uma taxa de transferência de 12 Mbps, ou cerca de 1.5 MB/s, cerca de 100 vezes mais do que a permitida por um porta serial, e um pouco mais do que a permitida por uma porta paralela ECP.

Esta velocidade é suficiente para acomodar periféricos como impressoras, scanners, zip drives externos, modems e mesmo interfaces de rede de 10 Mbps. O problema é que os 12 Mbps são compartilhados entre todos os periféricos conectados à porta. Se você conectar uma interface de rede e um zip drive à mesma porta, e utiliza-los ao mesmo tempo, notará uma visível queda no desempenho. Caso você pretenda utilizar dois periféricos USB que consumam muita banda, como um gravador de CD e uma interface de rede, procure instalar um em cada porta da placa mãe.

A primeira versão do barramento USB, chamada 1.1 e que praticamente não é mais usasda, utiliza duas taxas de transferência: 12 Mbps, usada por periféricos que exigem mais velocidade (como câmeras digitais, modems, impressoras e scanners) e 1,5 Mbps, para periféricos mais lentos (como teclados, joysticks e mouse).

Durante muito tempo a única opção disponível para conectar periféricos de alto desempenho externamente ao micro era o uso do barramento FireWire (IEEE 1394). O grande problema é que o FireWire é um barramento mais usado por Macintoshes do que PCs, e quase nenhum chipset para placa-mãe de PCs suporta o FireWire (enquanto todos os chipsets para placas-mãe de PCs atualmente suportam o USB).

Atualmente, quase que totalmente, o padrão USB 2.0 é o mais usado, sendo  que permite atingir uma taxa de transferência de 480 Mbps, o que dá 60 MB/s. Assim, com o USB 2.0 podemos ligar dispositivos externos de alto desempenho à porta USB do micro.

O USB 2.0 continua compatível com periféricos USB 1.1. Quando um periférico é instalado no barramento, o chipset tenta se comunicar à sua taxa máxima de transferência (480 Mbps no caso do USB 2.0). Caso o periférico não aceite essa comunicação, a taxa é baixada para 12 Mbps. Caso o periférico continue não aceitando a comunicação, a taxa é finalmente baixada para 1,5 Mbps.

Você deve ter muito cuidado ao misturar periféricos USB 2.0 e USB 1.1 em um mesmo barramento. Dispositivos concentradores USB 1.1 só conseguem replicar o barramento a uma taxa máxima de 12 Mbps. Se você conectar um teclado USB 1.1 a uma porta USB 2.0 e esse teclado oferecer mais tomadas USB, essas tomadas só conseguirão operar no padrão USB 1.1 (que é o padrão do teclado). Assim, um dispositivo USB 2.0 conectado a uma dessas tomadas não será acessado usando a taxa de 480 Mbps, mas sim 12 Mbps.

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