PROTOCOLO DE PROGRAMACION DEL PUERO USB.

Puerto USB (Universal Serial Bus):


El puerto USB fue creado a principio de 1996. La sigla USB significa Bus Serie Universal (Universal Serial Bus) Se llama universal, porque todos los dispositivos se conecten al puerto. Conexión que es posible, porque es capaz de hacer conectar hasta un total de 127 dispositivos.

Unas de las razones más importantes dieron origen a este puerto fueron:

 Conexión del PC con el teléfono.

 Fácil uso.

 Expansión del puerto.

Unas de las principales características más importantes de este puerto es que permite la conexión entre l PC y el teléfono, además, nos elimina la incomodidad al momento de ampliar el PC.

Características del puerto USB:

1. Todos los dispositivos USB tienen el mismo tipo de cable y el mismo tipo de conector, independientemente de la función que cumple.

2. Los detalles de consumo y administración electrónica del dispositivo son completamente transparentes para el usuario.

3. El computador identifica automáticamente un dispositivo agregado mientras opera, y por supuesto lo configura.

4. Los dispositivos pueden ser también desconectados mientras el computador está en uso.

5. Comparten un mismo bus tanto dispositivos que requieren de unos pocos KBPS como los que requieren varios MBPS.

6. Hasta 127 dispositivos diferentes pueden estar conectados simultáneamente y operando con una misma computadora sobre el Bus Serial Universal.

7. El bus permite periféricos multifunción, es decir aquellos que pueden realizar varias tareas a la vez, como lo son algunas impresoras que adicionalmente son fotocopiadoras y máquinas de fax.

8. Bajo costo.

Tipos de transferencia:

El puerto USB permite cuatro tipos de transferencia, que son:

 Transferencias de control:

Es una transferencia no esperada, no se realiza periódicamente, sino que la realiza el software para iniciar una petición/respuesta de comunicación. Normalmente se utiliza para operar operaciones de control o estado.

 Transferencias Isocrónicas:

Es periódica, una comunicación continúa entre el controlador y el dispositivo, se usa normalmente para información.

Este tipo de transferencia envía la señal de reloj encapsulando en los datos, mediante comunicaciones NZRI.

 Transferencias Continúa:

Son datos pequeños no muy frecuentes, que provocan la espera de otras transferencias hasta que son realizadas.

 Transferencias de Volumen:

No son transferencias periódicas. Se trata de paquetes de gran tamaño, usados en aplicaciones donde se utiliza todo el ancho de banda disponible en la comunicación. Estas transferencias pueden quedar a la espera de que el ancho de banda quede disponible.

Puertos en Serie:

El puerto en serie de un ordenador es un adaptador asíncrono utilizado para poder intercomunicar varios ordenadores entre sí. Un puerto serie recibe y envía información fuera del ordenador mediante un determinado software de comunicación o un drive del puerto serie.

El Software envía la información al puerto, carácter a carácter, convirtiendo en una señal que puede ser enviada por cable serie o un módem. Cuando se ha recibido un carácter, el puerto serie envía una señal por medio de una interrupción indicando que el carácter está listo. Cuando el ordenador ve la señal, los servicios del puerto serie leen el carácter
Características:

1. Normalmente estos suelen ser 2 en una placa base y son denominados COM 1 y COM 2.

2. Estos puertos funcionan con un chip llamado UART, que es un controlador serie.

3. El término serie quiere decir que la comunicación con este tipo de conector se realiza sólo en una dirección: o envío, o recepción de datos, pero no las dos al mismo tiempo debido a que envía los datos uno detrás de otro.

4. El puerto serie utiliza direcciones y una línea de señales, un IRQ para llamar la atención del procesador. Además el Software de controldebe conocer la dirección.

5. La mayoría de los puertos serie utilizan direcciones Standard predefinidas. Éstas están descritas normalmente en base hexadecimal.

6. Para el protocolode transmisión de datos, sólo se tiene en cuenta dos estados de la línea, 0 y 1, también llamados Low y High.

7. El conector tiene sus extremos en ángulo de manera que el enchufe podrá introducirse de una manera solamente.
PROTOCOLO DE PROGRAMACION DEL PUERO USB.

El protocolo se basa en el llamado paso de testigo (token). El ordenador proporciona el testigo al periférico seleccionado y seguidamente, éste le devuelve el testigo en su respuesta.

Este bus permite la conexión y la des-conexión en cualquier momento sin necesidad de apagar el equipo.
A continuación se describen los primeros aspectos de este protocolo.

Interfaz física

Aspecto eléctrico

A nivel eléctrico, el cable USB transfiere la señal y la alimentación sobre 4 hilos.
A nivel de alimentación, el cable proporciona la tensión nominal de 5 V. Es necesario definir correctamente el diámetro del hilo con el fin de que no se produzca una caída de tensión demasiado importante en el cable. Una resistencia de terminación instalada en la línea de datos permite detectar el puerto y conocer su configuración (1,5 o 12 Mbits/s).
A nivel de señal, se trata de un par trenzado con una impedancia característica de 90 Ω La velocidad puede ser tanto de 12 Mbits/s como de 1,5 Mbits/s. La sensibilidad del receptor puede ser de, al menos, 200mV y debe poder admitir un buen factor de rechazo de tensión en modo común. El reloj se transmite en el flow de datos, la codificación es de tipo NRZI, existiendo un dispositivo que genera un bit de relleno (bit stuffing) que garantiza que la frecuencia de reloj permanezca constante. Cada paquete va precedido por un campo de sincronismo.

Consumo

Cada sección puede proporcionar una determinada potencia máxima siendo el PC el encargado de suministrar la energía. Además, el periférico puede estar autoalimentado.

Control de consumo

El ordenador gestiona el consumo, teniendo capacidad de poner en reposo o en marcha a un periférico USB. En reposo, este reduce su consumo (si puede), quedándose la parte USB funcional. Esta gestión está orientada especialmente a los equipos portátiles.
La norma USB define 2 tipos de enlaces virtuales (pipe); stream y message.
Stream Pipes: se trata de un flujo sin formato USB definido, esto significa que se puede enviar cualquier tipo de dato. Este tipo de pipe soporta las transferencias bulk, isocronas, y interrupt. Además tanto el host como el dispositivo USB pueden controlar.

Message Pipes: este tipo de enlace virtual si tiene un formato USB definido y solo puede soportar la transferencia Control.
Tipos de transferencia

El enlace virtual (pipe) puede ser de cuatro tipos:
Control: Modo utilizado para realizar configuraciones: existe siempre sobre el Punto terminal 0 (EndPoint 0). Todos los dispositivos USB deben soportar este tipo de transferencia.

Los datos de control sirven para configurar el periférico en el momento de conectarse al USB. Algunos drivers específicos pueden utilizar este enlace para transmitir su propia información de control.

Este enlace no tiene pérdida de datos, puesto que los dispositivos de detección de recuperación de errores están activos a nivel USB.
Bulk: Este modo se utiliza para la transmisión de importantes cantidades de información. Como el tipo control, este enlace no tiene pérdida de datos. Este tipo de transferencia es útil cuando la razón de transferencia no es critica como por ejemplo, el envió de un archivo a imprimir o la recepción de datos desde un escáner.

En estas aplicaciones, la transferencia es rápida, pero puede espera si fuera necesario. Solo los dispositivos de media y alta velocidad utilizan este tipo de transferencia.
Interrupt, modo utilizado para transmisiones de pequeños paquetes, rápidos, orientados a percepciones humanas (ratón, punteros).

Este tipo de transferencia son para dispositivos que deben recibir atención periódicamente y lo utilizan los dispositivos de baja velocidad

Este tipo de transmisión garantiza la transferencia de pequeñas cantidades de datos. El tiempo de respuesta no puede ser inferior al valor especificado por la interfaz. El ratón o cualquier otro dispositivo apuntador es una aplicación típica de este modo de transmisión.
Isochronous o Flujo en tiempo real: modo utilizado para la transmisión de audio o video comprimido. Este tipo de transmisión funciona en tiempo real. Este es el modo de mayor prioridad.
Enumeración

Cuando se conecta un dispositivo USB a la PC se produce el Proceso de Enumeración, el cual consiste en que el host le pregunta al dispositivo que se presente y le diga cuáles son sus parámetros, tales como:
• Consumo de energía expresada en unidades de Carga

• Numero y tipos de Puntos terminales

• Clase del producto.

• Tipo de transferencia

• Razón de escrutinio, etc.

El proceso de enumeración es inicializado por el host cuando detecta que un nuevo dispositivo que ha sido adjuntado al Bus. El host le asigna una dirección al dispositivo adjuntado al bus y habilita su configuración permitiendo la transferencia de datos sobre el bus.