O Porta serial universal é um padrão que designa especificações para cabos, conectores, protocolos de comunicação para conexão, comunicação e fornecimento de energia. Ele foi lançado pela primeira vez no ano de 1995 e teve sua primeira fabricação voltada para computadores somente dois anos depois, em 1997. O padrão USB é atualmente mantido pelo USB Implementers Forum (USB IF). Os cabos permitem conectar dispositivos periféricos (como modems, teclados, mouses e etc) nos computadores ou em outros dispositivos. Os carregadores da maioria dos smartphones utilizam a tecnologia, que permite conectá-los tanto à tomada quanto ao PC ou carregadores portáteis.
Funcionamento
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.
O cabo possui pelo menos quatro fios internos com cada um exercendo uma função: VCC: alimentação elétrica D+: transmissão de dados D-: transmissão de dados GND: “fio terra”, ou seja, controle elétrico. A interação entre os dispositivos conectados é feita através de protocolos. O computador que recebe as informações (host) emite um sinal de procura, ao encontrar os dispositivos conectados é criado um endereço para cada um (processo chamado de enumeração).
Ao estabelecer a comunicação entre eles, o host recebe dados sobre o tipo de conexão que está sendo feita. Existem quatro tipos:
Bulk: Transmissão de grandes pacotes de dados, como impressoras e scanners. Conta com detector de erros para garantir que as informações estejam corretas e inteiras.
Interrupção: Pouca transferência de dados, como mouses e teclados.
Isócrono: Utilizado para transmissões em que os dados são transferidos a todo o momento e quase sem interrupções, como caixas de som.
Controle: Transmissão de parâmetros de controle e configuração do dispositivo.
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.
Versões 1.1, 2.0, 3.0 e 4.0
A versão 1.1 foi lançada no final da década de 1990, e alguns anos depois se tornou um sucesso, pois a maioria dos dispositivos externos a serem conectados ao computador utilizam esse padrão. Com a evolução rápida da tecnologia, essa versão logo se tornou inútil.
Com a chegada da versão 2.0, em meados de 2000, a maioria dos fabricantes passou a adotar a novidade. É um padrão ainda popular e utilizado em acessórios que não demandam muita velocidade de transmissão e energia. Em teoria, o USB 2.0 permite transferências de até 480 Mbps, uma grande evolução comparada à versão 1.1.
O USB 3.0, atualmente conhecido como USB 3.2 Gen 1, por conta das mudanças de nomes, é utilizado hoje amplamente, foi introduzido no mercado em 2008. A cada nova versão, melhorias são adicionadas e o padrão USB 3 ganhou algumas revisões à medida que a tecnologia evoluía, e, até pouco tempo, era o indicado para dispositivos que demandam velocidade maior de transferência. Foram acrescentados cinco pinos ao conector, totalizando nove. Um avanço da tecnologia foi a capacidade de enviar e receber dados ao mesmo tempo, ao contrário da comunicação em única via das gerações anteriores. Conta com velocidades de até 5Gbps (Gigabyte por segundo).
O USB 4.0 ou USB-C foi lançado em 29 de agosto de 2019, porém foi introduzido no mercado somente em 2020. Chegando como uma alternativa ao Thunderbolt 3, o USB-C suporta uma taxa de transferência de 40 Gbit/s, além de ser uma conexão muito versátil, pois, além de realizar a transferência de dados em alta velocidade, permite que a porta seja utilizada como saída de vídeo de alta resolução. Além disso, é compatível com USB 3.2 e USB 2.0 e pode ser usado nessas portas por meio de adaptadores.
USB 3.1 e 3.2
Devido a alguns fatores e principalmente o avanço contínuo da tecnologia, foi preciso uma nova versão, com maior capacidade de transmissão e uma velocidade compatível, que não tornasse possível a transferência de arquivos maiores, além do aumento na amperagem oferecida, então assim foi criada a versão 3.1 que é uma melhoria da versão 3.0. O novo padrão possui muito mais velocidade do tráfego de dados e elimina a necessidade da utilização de outros padrões que começavam a surgir para suprir a necessidade dos usuários. Os nomes desses padrões foram alterados, o USB 3.1 é conhecido atualmente como USB 3.2 Gen 2, e tem velocidade máxima de 10 Gbps.
Em 2017 o USB 3.2 é mencionado pela primeira vez. Oferece velocidade de transmissão de até 20 Gbps. Atualmente o USB 3.2 é chamado de USB 3.2 Gen 2×2, que possui duas vias de transferência. Elas fazem com que a velocidade de transmissão seja o dobro do antigo USB 3.1. Esse tipo de USB só existe nos USB Tipo-C.
Micro-USB
O Micro-USB está presente desde 2007 em cabos conectores. Tornou-se uma opção muito popular e é encontrado constantemente em dispositivos como smartphones, câmeras, consoles e entre outros. Esses conectores podem ser utilizados para a transmissão de arquivos e a transferência de energia. É possível utilizar o mesmo cabo para carregar o celular e para plugar ao computador na hora de gerenciar arquivos.
Existem duas variações do plugue, Micro-A e Micro-B, sendo a segunda versão a mais comum nos aparelhos. Para identificar se é um cabo Micro, basta observar se o conector não é simétrico: esses cabos só conectam quando inseridos na posição correta.
Micro-USB costumava ser a porta USB mais comum e ainda é encontrada em muitos modelos de smartphone, mas está perdendo o seu lugar para a porta USB-C.
USB tipo C
As portas USB-C estão sendo muito utilizados na indústria. Essas portas já começam a ser adotadas em outros dispositivos, além de celulares, como em notebooks.
Este novo padrão tem vantagens em relação ao micro USB e outros, além de ser mais rápido no carregamento, ele também permite a troca de informações com mais velocidade. Os cabos USB-C são reversíveis, ou seja, pode ser utilizado para carregar um dispositivo e para transferir a carga de bateria desse aparelho para outro e são simétricos, podendo assim, ser conectados em qualquer posição.
A primeira versão do USB-C (1.0) surgiu em 2014 e atualmente é compatível com a versão USB 4.0, lançada em 2019, comportando taxa de transferência de até 40 Gbp/s, e exclusiva para o tipo C. Nos smartphones, a tecnologia era reservada para os modelos com sistema operacional Android, mas segue em expansão. A tendência é que se torne a entrada padrão de celulares e outros dispositivos.
Formatos
Tipo-A, Tipo-B, Tipo-C, Micro ou Mini
O Tipo A é o padrão convencional, com design retangular, traz no interior quatro pinos que realizam a transferência dos dados. Ele é a ponta de conexão com a maioria dos PCs e notebooks. Os do Tipo Mini-B, aquele conector um pouco mais largo que podia ser visto em smartphones antigos, deixaram de ser utilizados.
Eles foram substituídos pelos Micro-B, popularmente conhecidos como Micro USB. O padrão mais recente da indústria é o USB do Tipo-C.
