A Porta USB é a sigla para Universal Serial Bus

Introdução

USB é a sigla para Universal Serial Bus. Trata-se de uma tecnologia que tornou mais simples, fácil e rápida a conexão de diversos tipos de aparelhos (câmeras digitais, HDs externos, pendrives, mouses, teclados, impressoras, scanners, leitor de cartões, etc) ao computador e a dispositivos móveis, evitando assim o uso de um tipo específico de conector para cada equipamento.

Surgimento do padrão USB

Antigamente, conectar dispositivos ao computador era uma tarefa pouco intuitiva, muitas vezes digna apenas de técnicos ou usuários com experiência no assunto. Para começar, diante de vários tipos de cabos e conectores, era necessário descobrir, quase que por adivinhação, em qual porta do computador conectar o dispositivo em questão. Quando a instalação era interna, a situação era pior, já que o usuário tinha que abrir o computador e quase sempre configurar jumpers e/ou IRQs. Somente em pensar em ter que encarar um emaranhado de fios e conectores, muitos usuários desistiam da ideia de adicionar um novo item à sua máquina.

Diante de situações desse tipo, a indústria entendeu a necessidade de criar um padrão que facilitasse a conexão de dispositivos ao computador. Assim, em 1995, um conjunto de empresas - entre elas, Microsoft, Intel, NEC, IBM e Apple - formou um consórcio para estabelecer um padrão. Surgia então o USB Implementers Forum. Pouco tempo depois, as primeiras especificações comerciais do que ficou conhecido como Universal Serial Bus (USB) surgiram.

Na verdade, a tecnologia já vinha sendo trabalhada antes mesma da definição do consórcio como USB Implementers Forum. As primeiras versões estabelecidas datam de 1994:

• USB 0.7: novembro de 1994;
• USB 0.8: dezembro de 1994;
• USB 0.9: abril de 1995;
• USB 0.99: agosto de 1995;
• USB 1.0: janeiro de 1996;
• USB 1.1: setembro de 1998;
• USB 2.0: abril de 2000;
• USB 3.0: novembro de 2008;
• USB 3.1: agosto de 2013.

As primeiras versões definidas para uso comercial em larga escala foram a 1.1 e a 2.0, que serão vistas com mais detalhes neste texto.

Vantagens do USB

Um dos motivos que levaram à criação da tecnologia USB é a necessidade de facilitar a interconexão de dispositivos variados, como você já sabe. Sendo assim, o USB oferece uma série de vantagens:

- Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível com USB usa padrões definidos de conexão (ver mais no tópico sobre conectores), assim não é necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho;

- Plug and Play (algo como "Plugar e Usar"): quase todos os dispositivos USB são concebidos para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns exigem a instalação de drivers ou softwares específicos. No entanto, mesmo nesses casos, o sistema operacional normalmente reconhece a conexão do dispositivo;

- Alimentação elétrica: boa parte dos dispositivos que usam USB não precisa ser ligada a uma fonte de energia, já que a própria porta é capaz de fornecer eletricidade. Por conta disso, acaba sendo muito fácil encontrar dispositivos que têm sua bateria recarregada via USB, como smartphones e tablets.

 A exceção fica por conta de aparelhos que consomem maior quantidade de energia, como impressoras e determinados HDs externos;

- Conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo: é possível conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em uma única porta USB. Isso pode ser feito, por exemplo, por meio de hubs, dispositivos que utilizam uma única conexão USB para oferecer um número maior delas. É válido ressaltar que nem sempre esse modo de funcionamento é viável, uma vez que a velocidade de transmissão de dados é dividida entre todos os equipamentos;

- Ampla compatibilidade: o padrão USB é compatível com diversas plataformas e sistemas operacionais. O Windows, por exemplo, o suporta desde a versão 98. Sistemas operacionais como Linux e OS X também são compatíveis. Atualmente, é possível encontrar portas USB em vários outros aparelhos, como televisores, sistemas de comunicação de carros e até equipamentos de som, como mostra a foto abaixo:

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USB em um aparelho de som

- Hot-swappable: dispositivos USB podem ser conectados e desconectados a qualquer momento. Em um computador, por exemplo, não é necessário reiniciá-lo ou desligá-lo para conectar ou desconectar o dispositivo;

- Cabos de até 5 metros: os cabos USB podem ter até 5 metros de tamanho. Esse limite pode ser aumentado com uso de hubs ou de equipamentos capazes de repetir os sinais da comunicação.

Sobre o funcionamento do USB

Como já informado, o barramento USB pode ser utilizado para prover energia elétrica a determinados dispositivos. Para que isso seja possível, os cabos USB contam com pelo menos quatro fios internos: VBus (VCC), D+, D- e GND. O primeiro é o responsável pela alimentação elétrica. O segundo e o terceiro são utilizados na transmissão de dados (a letra "D" provém de data, dado em inglês). O quarto, por sua vez, atua no controle elétrico, servindo como "fio terra".

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Vale frisar que, conforme dito no tópico anterior, os cabos USB devem ter, no máximo, 5 metros de comprimento. Isso é necessário porque, em cabos maiores, o tempo de transmissão dos dados pode exceder o limite de 1.500 nanossegundos. Quando isso ocorre, a informação é considerada perdida.

A comunicação entre dispositivos conectados via USB é feita por meio de um protocolo. Nele, o host, isto é, o computador ou o equipamento que recebe as conexões, emite um sinal para encontrar os dispositivos conectados e estabelece um endereço para cada um deles, lembrando que até 127 dispositivos podem ser endereçados. Uma vez estabelecida a comunicação, o host recebe a informação sobre o tipo de conexão que o dispositivo conectado utiliza. Há quatro possibilidades:

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