O USB é um velho conhecido. Simplesmente o barramento externo mais usado atualmente. O que torna o USB tão popular é a sua flexibilidade; além de ser usado para a conexão de todo o tipo de dispositivos, ele fornece uma pequena quantidade de energia, permitindo que os conectores USB sejam usados também por carregadores, luzes, ventiladores, aquecedores de xícaras de café, etc.
No USB 1.x, as portas transmitem a apenas 12 megabits, o que é pouco para HDs, pendrives, drives de CD, placas wireless e outros periféricos rápidos. Mas, no USB 2.0, o padrão atual, a velocidade foi ampliada para 480 megabits (ou 60 MB/s), suficiente para a maioria dos pendrives e HDs externos.
Existem quatro tipos de conectores USB, o USB tipo A, que é o mais comum, usado por pendrives e topo tipo de dispositivo conectado ao PC, o USB tipo B, que é o conector “quadrado” usado em impressoras e outros periféricos, além do USB mini 5P e o USB mini 4P, dois formatos menores, que são utilizados por câmeras, mp3players, palmtops e outros gadgets.
Os quatro tipos utilizam a mesma pinagem, o único diferencial é mesmo o formato físico. Existem ainda alguns formatos de conectores proprietários, geralmente versões levemente modificadas de um destes quatro formatos. Por serem intercompatíveis, é relativamente fácil encontrar adaptadores diversos para permitir encaixar cabos com conectores de formatos diferentes:
O USB é um barramento serial, por isso os conectores possuem apenas 4 contatos, sendo dois para a transmissão dos dados (um para enviar, outro para receber) e os outros dois para a transmissão de eletricidade.
Os dois pinos para a transmissão de dados são os dois mais centrais, enquanto os para energia são os dois externos. Olhando um conector USB com os contatos virados para baixo, o pino da direita é o positivo, enquanto o da esquerda é o neutro. Dentro do cabo, o fio vermelho é o positivo, o preto é o neutro, enquanto o verde e o branco são os usados para transmissão de dados:
Essa simplicidade explica a existência de tantas bugigangas que podem ser ligadas às portas USB. Você pode descartar os pinos de dados e usar a eletricidade oferecida pelo conector para alimentar qualquer dispositivo que consuma até 2.5 watts de energia (os 2.5 watts correspondem ao padrão oficial, mas a maioria dos fabricantes de placas optam por oferecer valores maiores para manter uma boa margem de tolerância). Pode ser desde um carregador para celular, até um ventilador em miniatura.
O inverso também é possível, ou seja, um conector USB fêmea, ligado a uma bateria, que sirva como fonte de energia para seu iPod, palmtop, ou outro dispositivo carregado através da porta USB. A maioria dos projetos envolve usar uma fonte de energia qualquer, que forneça 5V ou mais, e um resistor para reduzir a tensão ao valor apropriado. Você pode encontrar vários projetos no:
https://home.speedfactory.net/tcashin/ipodbattery.htm
Temos ainda a possibilidade de usar hubs USB para conectar vários dispositivos à mesma porta. Em teoria, cada porta USB permite a conexão de até 127 dispositivos, de forma que você pode até mesmo ligar um hub USB no outro. O maior problema é que tanto a banda, quanto a energia fornecida pela porta são compartilhadas entre todos os periféricos ligados ao hub, de forma que dispositivos de mais alto consumo, como mouses ópticos e HDs externos (do tipo que usa a energia da porta USB, ao invés de uma fonte própria) podem não funcionar, dependendo de quais outros dispositivos estejam ligados ao hub.
A solução nesse caso é comprar um hub com fonte externa (também chamados de powered hub). Eles possuem uma fonte própria de energia, por isso não utilizam a energia fornecida pela porta e suportam a conexão de vários periféricos “gulosos” simultaneamente. Usar um powered hub também reduz o stress sobre a fonte de alimentação e circuitos reguladores de tensão da placa-mãe, além de oferecer um seguro contra queima de portas e outros problemas derivados da conexão de dispositivos USB defeituosos (antes o HUB do que a placa-mãe inteira).
No USB, os 12 ou 480 megabits de banda não são compartilhados entre as portas. Cada par de portas (ligadas a um controlador dedicado na placa mãe) equivale a um barramento próprio, independente dos demais. O compartilhamento ocorre apenas quando as duas portas dentro do par são usadas simultaneamente, ou quando vários dispositivos são plugados na mesma porta, através de um hub.
Algumas combinações podem ser um pouco problemáticas, já que temos tanto dispositivos que transmitem grandes volumes de dados (um HD externo, por exemplo) quanto dispositivos que transmitem um volume pequeno, mas precisam de urgência, como o teclado e o mouse. Você não gostaria que o mouse ficasse com as respostas lentas ao salvar um grande arquivo no HD externo, por exemplo.
Prevendo isso, o USB suporta três modos de operação distintos, chamados de Interrupt (interrupção), Bulk (grande volume) e Isochronous (isocrônico).
O modo de interrupção é um modo de alta prioridade, destinado a teclados, mouses e outros dispositivos de entrada. O controlador reserva 10% da banda disponível para eles, mantendo sempre um canal descongestionado.
O modo isocrônico é destinado a dispositivos que precisam transmitir dados via streaming, como, por exemplo, caixas de som e headsets USB. Eles transmitem um volume relativamente pequeno de dados, mas também precisam de uma certa prioridade.
Finalmente, temos as transferências em modo bulk, onde temos grandes pacotes de dados, transmitidos com baixa prioridade (como no caso do HD externo). Como os canais para os outros dois modos são reservados primeiro, as grandes transferências podem ser feitas utilizando a banda disponível, sem atrapalhar os outros dispositivos.
Essa política de uso de banda é similar à utilizada em redes, onde os dados são transmitidos na forma de frames ou pacotes. Isso permite que dispositivos USB 1.1 sejam conectados em portas USB 2.0 sem reduzir a velocidade para outros dispositivos conectados na mesma porta. O controlador simplesmente disponibiliza 12 megabits para o dispositivo USB 1.1 e continua disponibilizando o restante da banda para os demais dispositivos.
O USB tem um antigo concorrente, o Firewire, que surgiu em 1995 (pouco antes do USB), como um concorrente do barramento SCSI. Inicialmente ele foi desenvolvido pela Apple e depois submetido ao IEEE, quando passou a se chamar IEEE 1394. Embora seja mais popularmente usado, o nome “Firewire” é uma marca registrada pelo Apple, por isso você não vai encontrar referência a ele em produtos ou documentação de outros fabricantes. Outro nome comercial para o padrão é o “i.Link”, usado pela Sony.
O Firewire é um barramento serial, muito similar ao USB em vários aspectos. A versão inicial do Firewire já operava a 400 megabits (ou 50 MB/s), enquanto o USB 1.1 operava a apenas 12 megabits. Apesar disso, o USB utilizava transmissores e circuitos mais baratos e era livre de pagamento de royalties, o que acabou fazendo com que ele se popularizasse rapidamente. Na época, a indústria procurava um barramento de baixo custo para substituir as portas seriais e paralelas e, como de praxe, acabou ganhando a solução mais barata.
Atualmente o Firewire enfrenta também a concorrência do eSATA, a versão externa do SATA, que permite a conexão de HDs e drives ópticos externos, o que o deixa em posição pouco confortável.
O conector Firewire tradicional utiliza 6 pinos, sendo que 2 são usados para alimentação elétrica (como no USB) e existe também uma versão miniaturizada (sem os pinos de alimentação) que possui apenas 4 pinos e é muito comum em notebooks. Uma porta Firewire de 6 pinos é capaz de fornecer até 45 watts de energia, quase 10 vezes mais que no USB.
Inicialmente, o concorrente do Firewire não era o USB, mas sim o barramento SCSI, que na época também era usado para a conexão de scanners e outros dispositivos externos. Embora fosse um pouco mais lento (até 160 MB/s no SCSI, contra 50 MB/s no Firewire), o Firewire era um barramento mais simples e muito mais flexível, permitindo a conexão de todo tipo de dispositivos de armazenamento, impressoras, scanners, dispositivos de áudio e vídeo e até mesmo a comunicação direta entre PCs, funcionando como uma interface de rede.
Apesar disso, com o surgimento do USB, o Firewire acabou restrito a alguns nichos. O principal deles é a transferência de vídeos a partir de uma filmadora digital. Desde o final da década de 1990 as câmeras migraram das fitas analógicas para o padrão DV (digital video), onde o vídeo é gravado diretamente em formato digital (numa fita mini-DV, HD ou mesmo memória flash, como em alguns modelos recentes) e depois transferido para o micro através de uma porta Firewire para que seja editado e finalizado.
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