1.1 PUERTO PARALELO
Un puerto paralelo es una interfaz entre una computadora y un periférico, cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos, enviando un paquete de byte a la vez. Es decir, se implementa un cable o una vía física para cada bit de datos formando unbus. Mediante el puerto paralelo podemos controlar también periféricos como focos, motores entre otros dispositivos, adecuados para automatización.
El cable paralelo es el conector físico entre el puerto paralelo y el dispositivo periférico. En un puerto paralelo habrá una serie de bits de control en vías aparte que irán en ambos sentidos por caminos distintos.
En contraposición al puerto paralelo está el puerto serie, que envía los datos bit a bit por el mismo hilo.
PUERTO PARALELO CENTRONICS
El puerto paralelo de las computadoras, de acuerdo a la norma Centronics, está compuesto por un bus de comunicación bidireccional de 8 bits de datos, además de un conjunto de líneas de protocolo. Las líneas de comunicación cuentan con un retenedor que mantiene el último valor que les fue escrito hasta que se escribe un nuevo dato, las características eléctricas son:
· Tensión de nivel alto: 3,3 o 5 V.
· Tensión de nivel bajo: 0 V.
· Intensidad de salida máxima: 2,6 mA.
· Intensidad de entrada máxima: 24 mA.
Los sistemas operativos basados en DOS y compatibles gestionan las interfaces de puerto paralelo con los nombres LPT1, LPT2 y así sucesivamente, mientras que los de tipo Unix los nombran como /dev/lp0, /dev/lp1, y demás. Las direcciones base de los dos primeros puertos son:
· LPT1 = 0x378.
· LPT2 = 0x278
Nombre del puerto
|
Dirección de inicio E/S
|
Dirección final de E/S
| |
LPT1
|
IRQ 7
|
0x378
|
0x37f
|
LPT2
|
IRQ 5
|
0x278
|
0x27f
|
LPT3
|
IRQ 7
|
0x3bc
|
0x3bf
|
Para puertos de más de [1] han recomendado a la dirección:
Nombre del puerto
|
Dirección de inicio E/S
|
Dirección final de E/S
| |
LPT4
|
IRQ ?
|
0x27C
|
0x27F
|
LPT5
|
IRQ ?
|
0x26C
|
0x26F
|
LPT6
|
IRQ ?
|
0x268
|
0x26B
|
La estructura consta de tres registros: de control, de estado y de datos.
· El registro de control es un bidireccional de 4 bits, con un bit de configuración que no tiene conexión al exterior, su dirección en el LPT1 es 0x37A.
· El registro de estado, se trata de un registro de entrada de información de 5 bits, su dirección en el LPT1 es 0x379.
· El registro de datos, se compone de 8 bits, es bidireccional. Su dirección en el LPT1 es 0x378.
Pines
Los pines del puerto paralelo con conector DB25 son:
Distribución de entradas y salidas en el conector DB25 para el puerto paralelo.
Pin No (DB25)
|
Pin No (36 pin)
|
Nombre de la señal
|
Dirección
|
Registro - bit
|
Invertidas
|
1
|
1
|
Strobe
|
E/S
|
Control-0
|
Si
|
2
|
2
|
Data0
|
Salida
|
Data-0
|
No
|
3
|
3
|
Data1
|
Salida
|
Data-1
|
No
|
4
|
4
|
Data2
|
Salida
|
Data-2
|
No
|
5
|
5
|
Data3
|
Salida
|
Data-3
|
No
|
6
|
6
|
Data4
|
Salida
|
Data-4
|
No
|
7
|
7
|
Data5
|
Salida
|
Data-5
|
No
|
8
|
8
|
Data6
|
Salida
|
Data-6
|
No
|
9
|
9
|
Data7
|
Salida
|
Data-7
|
No
|
10
|
10
|
Ack
|
Entrada
|
Status-6
|
No
|
11
|
11
|
Busy
|
Entrada
|
Status-7
|
Si
|
12
|
12
|
Paper-Out
|
Entrada
|
Status-5
|
No
|
13
|
13
|
Select
|
Entrada
|
Status-4
|
No
|
14
|
14
|
Linefeed
|
E/S
|
Control-1
|
Si
|
15
|
15
|
Error
|
Entrada
|
Status-3
|
No
|
16
|
16
|
Reset
|
E/S
|
Control-2
|
No
|
17
|
17
|
Select-Printer
|
E/S
|
Control-3
|
Si
|
18-25
|
18-25
|
Tierra
|
-
|
-
|
-
|
Las líneas invertidas toman valor verdadero cuando el nivel lógico es bajo. Si no están invertidas, entonces el nivel lógico alto es el valor verdadero.
El pin 25 en el conector DB25 podría no estar conectado a la tierra en computadoras modernas.
1.2 PUERTO SERIE.
Un puerto serie o puerto serial es una interfaz de comunicaciones de datos digitales, frecuentemente utilizado por computadoras yperiféricos, donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez, en contraste con el puerto paralelo que envía varios bits simultáneamente.1 La comparación entre la transmisión en serie y en paralelo se puede explicar usando una analogía con las carreteras. Una carretera tradicional de un sólo carril por sentido sería como la transmisión en serie y una autovía con varios carriles por sentido sería la transmisión en paralelo, siendo los vehículos los bits que circulan por el cable.
En tecnologías básicas, un puerto serie es una interfaz física de comunicación en serie a través de la cual se transfiere información mandando o recibiendo un bit. A lo largo de la mayor parte de la historia de los ordenadores, la transferencia de datos a través de los puertos de serie ha sido generalizada. Se ha usado y sigue usándose para conectar los ordenadores a dispositivos como terminales omódems. Los ratones, teclados, y otros periféricos también se conectaban de esta forma.
Mientras que otras interfaces como Ethernet, FireWire, y USB mandaban datos como un flujo en serie, el término "puerto serie" normalmente identifica el hardware más o menos conforme al estándar RS-232, diseñado para interactuar con un módem o con un dispositivo de comunicación similar.
Actualmente en la mayoría de los periféricos serie, la interfaz USB ha reemplazado al puerto serie por ser más rápida. La mayor parte de los ordenadores están conectados a dispositivos externos a través de USB y, a menudo, ni siquiera llegan a tener un puerto serie.
El puerto serie se elimina para reducir los costes y se considera que es un puerto heredado y obsoleto. Sin embargo, los puertos serie todavía se encuentran en sistemas de automatización industrial y algunos productos industriales y de consumo.
Los dispositivos de redes, como los enrutadores y switches, a menudo tienen puertos serie para modificar su configuración. Los puertos serie se usan frecuentemente en estas áreas porque son sencillos, baratos y permiten la interoperabilidad entre dispositivos. La desventaja es que la configuración de las conexiones serie requiere, en la mayoría de los casos, un conocimiento avanzado por parte del usuario y el uso de comandos complejos si la implementación no es adecuada.
Puerto serie asíncrono
A través de este tipo de puerto la comunicación se establece usando un protocolo de transmisión asíncrono. En este caso, se envía en primer lugar una señal inicial anterior al primer bit de cada byte, carácter o palabra codificada. Una vez enviado el código correspondiente, se envía inmediatamente una señal de stop después de cada palabra codificada.
La señal de inicio (start) sirve para preparar al mecanismo de recepción o receptor, la llegada y registro de un símbolo, mientras que la señal de stop sirve para predisponer al mecanismo de recepción para que tome un descanso y se prepare para la recepción del nuevo símbolo.
La típica transmisión start-stop es la que se usa en la transmisión de códigos ASCII a través del puerto RS-232, como la que se establece en las operaciones con teletipos.
El puerto serie RS-232 (también conocido como COM) es del tipo asincrónico, utiliza cableado simple desde 3 hilos hasta 25 y conecta computadoras o microcontroladores a todo tipo de periféricos, desde terminales a impresoras y módems pasando por mouses.
La interfaz entre el RS-232 y el microprocesador generalmente se realiza mediante el chip UART 8250 (computadoras de 8 y 16 bits, PC XT) o el 16550 (IBM Personal Computer/AT y posteriores).
El RS-232 original tenía un conector tipo DB-25, sin embargo la mayoría de dichos pines no se utilizaban, por lo que IBM estandarizó con su gama IBM Personal System/2 el uso del conector DB-9 (ya introducido en el AT) que se usaba, de manera mayoritaria en computadoras. Sin embargo, a excepción del mouse, el resto de periféricos solían presentar elDB-25
La norma RS-422, similar al RS-232, es un estándar utilizado en el ámbito industrial.
1.3 PUERTO USB
El “Bus Universal en Serie” (BUS), en inglés: Universal Serial Bus más conocido por la sigla USB, es un bus estándar industrial que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre computadoras, periféricos y dispositivos electrónicos.2
Su desarrollo partió de un grupo de empresas del sector que buscaban unificar la forma de conectar periféricos a sus equipos, por aquella época poco compatibles entre si, entre las que estaban Intel, Microsoft, IBM, Compaq, DEC, NEC y Nortel. La primera especificación completa 1.0 se publicó en 1996, pero en 1998 con la especificación 1.1 comenzó a usarse de forma masiva.
El USB es utilizado como estándar de conexión de periféricos como: teclados, mouses, memorias USB, joysticks,escáneres, cámaras digitales, teléfonos móviles, reproductores multimedia, impresoras, dispositivos multifuncionales, sistemas de adquisición de datos, módems, tarjetas de red, tarjetas de sonido, tarjetas sintonizadoras de televisión y grabadoras de DVD externa, discos duros externos y disqueteras externas. Su éxito ha sido total, habiendo desplazado a conectores como el puerto serie, puerto paralelo, puerto de juegos, Apple Desktop Bus o PS/2 a mercados-nicho o a la consideración de dispositivos obsoletos a eliminar de las modernas computadoras, pues muchos de ellos pueden sustituirse por dispositivos USB que implementen esos conectores.
El campo de aplicación del USB se extiende en la actualidad a cualquier dispositivo electrónico o con componentes, desde los automóviles (las radios de automóvil modernas van convirtiéndose en reproductores multimedia con conector USB oiPod) a los reproductores de Blu-ray Disc o los modernos juguetes como Pleo. Se han implementado variaciones para su uso industrial e incluso militar. Pero en donde más se nota su influencia es en los teléfonos inteligentes (Europa ha creado una norma por la que todos los móviles deberán venir con un cargador microUSB), tabletas, PDA y videoconsolas, donde ha reemplazado a conectores propietarios casi por completo.
Algunos dispositivos requieren una potencia mínima, así que se pueden conectar varios sin necesitar fuentes de alimentación extra. Para ello existen concentradores (llamados USB hubs) que incluyen fuentes de alimentación para aportar energía a los dispositivos conectados a ellos, pero algunos dispositivos consumen tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación. Los concentradores con fuente de alimentación pueden proporcionarle corriente eléctrica a otros dispositivos sin quitarle corriente al resto de la conexión (dentro de ciertos límites).
En el caso de los discos duros, sólo una selecta minoría implementan directamente la interfaz USB como conexión nativa, siendo los discos externos mayoritariamente IDE o Serial ATA con un adaptador en su interior. Incluso existen cajas externas y cunas que implementan conectores eSATA y USB, incluso USB 3.0. Estas y las mixtas USB/FireWire han expulsado del mercado de discos externos a SCSI y las conexiones por puerto paralelo.
Versiones previas
El estándar USB evolucionó a través de varias versiones antes de su lanzamiento oficial en 1996:
·
· USB 0.7: Lanzado en noviembre de 1994.
· USB 0.8: Lanzado en diciembre de 1994.
· USB 0.9: Lanzado en abril de 1995.
· USB 0.99: Lanzado en agosto de 1995.e
· USB 1.0 Release Candidate: Lanzado en noviembre de 1995.
VELOCIDAD DE TRANSMISION
Los dispositivos USB se clasifican en cuatro tipos según su velocidad de transferencia de datos:
· Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1,5 Mbit/s (188 kB/s). Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana (Human Interface Device, en inglés) como los teclados, los ratones (mouse), las cámaras web, etc.
· Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de hasta 12 Mbit/s (1,5 MB/s) según este estándar, pero se dice en fuentes independientes que habría que realizar nuevamente las mediciones. Ésta fue la más rápida antes de la especificación USB 2.0. Estos dispositivos dividen el ancho de banda de la conexión USB entre ellos, basados en un algoritmo de impedancias LIFO.
· Alta velocidad (2.0): Tasa de transferencia de hasta 480 Mbit/s (60 MB/s) pero con una tasa real práctica máxima de 280 Mbit/s (35 MB/s). El cable USB 2.0 dispone de cuatro líneas, un par para datos, y otro par de alimentación. Casi todos los dispositivos fabricados en la actualidad trabajan a esta velocidad
· Superalta velocidad (3.0): Tiene una tasa de transferencia de hasta 4,8 Gbit/s (600 MB/s). La velocidad del bus es diez veces más rápida que la del USB 2.0, debido a que han incluido 5 contactos adicionales, desechando el conector de fibra óptica propuesto inicialmente, y será compatible con los estándares anteriores. En octubre de 2009 la compañía taiwanesa ASUS lanzó la primera placa base que incluía puertos USB 3.0, tras ella muchas otras le han seguido y actualmente se ve cada vez más en placas base y portátiles nuevos, conviviendo junto con el USB 2.0.6 7
Las señales del USB se transmiten en un cable de par trenzado con impedancia característica de 90 Ω ± 15%, cuyos hilos se denominan D+ y D-.8 Éstos, colectivamente, utilizan señalización diferencial en half dúplex excepto el USB 3.0 que utiliza un segundo par de hilos para realizar una comunicación en full dúplex. La razón por la cual se realiza la comunicación en modo diferencial es simple, reduce el efecto del ruido electromagnético en enlaces largos. D+ y D- suelen operar en conjunto y no son conexiones simples.
Los niveles de transmisión de la señal varían de 0 a 0,3 V para bajos (ceros) y de 2,8 a 3,6 V para altos (unos) en las versiones 1.0 y 1.1, y en ±400 mV en alta velocidad (2.0). En las primeras versiones, los alambres de los cables no están conectados a tierra, pero en el modo de alta velocidad se tiene una terminación de 45 Ω a tierra o un diferencial de 90 Ω para acoplar la impedancia del cable. Este puerto sólo admite la conexión de dispositivos de bajo consumo, es decir, que tengan un consumo máximo de 100 mA por cada puerto; sin embargo, en caso de que estuviese conectado un dispositivo que permite 4 puertos por cada salida USB (extensiones de máximo 4 puertos), entonces la energía del USB se asignará en unidades de 100 mA hasta un máximo de 500 mA por puerto. Con la primera fabricación de un PC con USB 3.0 en 2009, ahora tenemos 1 A (un amperio) por puerto, lo cual da 5 W (cinco vatios) en lugar de 0,5 A (500 mA, 2,5W) como máximo.
Conexiones de dispositivos externos
· Firewire 800: 100 MB/s
· Firewire s1600: 200 MB/s
· Firewire s3200: 400 MB/s
· USB 1.0: 0,19 MB/s
· USB 1.1: 1,5 MB/s
· USB 2.0: 60 MB/s
· USB 3.0: 600 MB/s
· USB 3.1: 1280 MB/s
Conexiones de dispositivos externos de alta velocidad
· e-SATA: 300 MB/s9
· USB 3.0: 600 MB/s10
· Thunderbolt: 1200 MB/s11
· USB 3.1: 1280 MB/s
Conexiones para tarjetas de expansión
· PCI Express 1.x (x1): 250 MB/s
· PCI Express 2.0 (x1): 500 MB/s
· PCI Express 3.0 (x1): 1 GB/s
· PCI Express 1.x (x8): 2000 MB/s
· PCI Express 2 (x8): 4000 MB/s
· PCI Express 3.0 (x8): 8 GB/s
· PCI Express 1.x (x16): 4000 MB/s
· PCI Express 2 (x16): 8000 MB/s
· PCI Express 3.0 (x16): 16 GB/s
Conexiones de almacenamiento interno
· ATA: 100 MB/s (UltraDMA 5)
· PATA: 133 MB/s (UltraDMA 6)
· SATA I: 183 MB/s (1,5 Gbit/s)
· SATA II: 366 MB/s (3 Gbit/s)
· SATA III: 732 MB/s (6 Gbit/s)
USB 3.0
Características de USB 3.0 A diferencia del USB 2.0, esta nueva tecnología (USB 3.0 Super Speed), es casi diez veces más rápida, ya que transfiere datos a 600 MB/s. También, podemos notar que cuenta con soporte para dispositivos HD externos, lo que aumenta su rendimiento.
La principal característica es la multiplicación por 10 de la velocidad de transferencia, que pasa de los 480 Mbit/s a los 4,8 Gbit/s (600 MB/s).
Otra de las características de este puerto es su "regla de inteligencia": los dispositivos que se enchufan y después de un rato quedan en desuso, pasan inmediatamente a un estado de bajo consumo.
Otra de las características de este puerto es su "regla de inteligencia": los dispositivos que se enchufan y después de un rato quedan en desuso, pasan inmediatamente a un estado de bajo consumo.
Principales diferencias entre los puertos:
A la vez, la intensidad de la corriente se incrementa de los 500 a los 900 miliamperios, que sirve para abastecer a un teléfono móvil o un reproductor audiovisual portátil en menos tiempo.
Por otro lado, aumenta la velocidad en la transmisión de datos, ya que en lugar de funcionar con tres líneas, lo hace con cinco. De esta manera, dos líneas se utilizan para enviar, otras dos para recibir, y una quinta se encarga de suministrar la corriente. Así, el tráfico es bidireccional (Full dúplex).
A finales de 2009, fabricantes como Asus o Gigabyte presentaron placas base con esta nueva revisión del bus. La versión 3.0 de este conector universal es 10 veces más rápida que la anterior. Aquellos que tengan un teclado o un ratón de la versión anterior no tendrán problemas de compatibilidad, ya que el sistema lo va a reconocer al instante, aunque no podrán beneficiarse de los nuevos adelantos de este puerto usb serial bus.
En la feria Consumer Electronics Show (CES), que se desarrolló en Las Vegas, Estados Unidos, se presentaron varios aparatos que vienen con el nuevo conector. Tanto Western Digital como Seagate anunciaron discos externos equipados con el USB 3.0, mientras que Asus, Fujitsu y HP anunciaron que tendrán modelos portátiles con este puerto
Principales diferencias entre USB 2.0 y 3.0 La principal diferencia apreciable, es la velocidad de transferencia de datos, que es muy superior en el estándar USB 3.0. El soporte de formatos HD es casi nulo en USB 2.0, pero es ampliamente soportado por USB 3.0. Los dispositivos USB 3.0 se pueden conectar en puertos USB 2.0 y viceversa.
USB On-The-Go
frecuentemente abreviado como USB OTG, es una especificación que permite a los dispositivos USB como reproductores digitales de audio, teléfonos móviles o tabletas actuar como servidores, facilitando que se puedan conectar memorias y discos duros USB, ratones o teclados.
Las especificaciones USB 1.0, 1.1 y 2.0 definen dos tipos de conectores para conectar dispositivos al servidor: A y B. Sin embargo, la capa mecánica ha cambiado en algunos conectores. Por ejemplo, el IBM UltraPort es un conector USB privado localizado en la parte superior del IBM. Utiliza un conector mecánico diferente, mientras mantiene las señales y protocolos característicos del USB. Otros fabricantes de artículos pequeños han desarrollado también sus medios de conexión pequeños, y ha aparecido una gran variedad de ellos, algunos de baja calidad.
Una extensión del USB llamada "USB On The Go" (sobre la marcha) permite a un puerto actuar como servidor o como dispositivo; esto se determina por qué lado del cable está conectado al aparato. Incluso después de que el cable está conectado y las unidades se están comunicando, las 2 unidades pueden "cambiar de papel" bajo el control de un programa. Esta facilidad está específicamente diseñada para dispositivos como PDA, donde el enlace USB podría conectarse a un PC como un dispositivo, y conectarse como servidor a un teclado o ratón. El "USB-On-The-Go" también ha diseñado 3 conectores pequeños, el mini-A y el mini-B, así que esto debería detener la proliferación de conectores miniaturizados de entrada.
Conectores tipo A y B
La especificación clásica del USB contempla varios tamaños y tipos de conectores compatibles con distintas especifiaciones:
· el "estándar" de tamaño mayor, usado por ejemplo, en dispositivos de Memoria USB.
· el tamaño "mini" (sobre todo para el extremo del conector B, como en muchas cámaras digitales)
· el tamaño "micro", en sus variantes USB 1.1/2.0 y USB 3.0 (por ejemplo, en la mayoría de los teléfonos inteligentes)
· el esquema "versátil USB On-The-Go", en tamaños mini y micro.
A diferencia de otros cables de datos (Ethernet, HDMI, etc), cada extremo de un cable USB utiliza un tipo de conector diferente; una de tipo A o de tipo B. Este tipo de diseño fue elegido para evitar las sobrecargas eléctricas y no dañar el equipo, ya que sólo la hembra de tipo A se presenta la carga eléctrica.
Patillaje de los Tipos A y B
Pin
|
Nombre
|
Color de cable
|
Descripción
|
1
|
VCC
|
Rojo
|
+5 V
|
2
|
D−
|
Blanco
|
Data −
|
3
|
D+
|
Verde
|
Data +
|
4
|
GND
|
Negro
|
Tierra
|
Patillaje de los tipos Mini y Micro
Pin
|
Nombre
|
Color de cable
|
Descripción
|
1
|
VCC
|
Rojo
|
+5 V
|
2
|
D−
|
Blanco
|
Data −
|
3
|
D+
|
Verde
|
Data +
|
4
|
ID
|
Ninguno
|
Permite la distinción de Micro-A y Micro-B
· Tipo A: conectado a tierra
· Tipo B: no conectado
|
5
|
GND
|
Negro
|
Tierra y retorno o negativo
|
Nuevos conectores Tipo C reversibles
En agosto de 2014, la (USB-IF), organización formada por empresas como Intel, Microsoft, HP y Apple entre muchas otras y que decide sobre el estándar del USB; publicó la especificación del nuevo conector USB, también conocido como "Tipo C", que se trata de implementar un nuevo tipo de conector reversible tanto en extremos como en posición. Este tipo de conector, además de ofrecer comodidad por su diseño reversible, ofrece una velocidad de hasta 1280 MB por segundo basándose en la también nueva especificación 3.1 de USB.
El nuevo tipo de conector está pensado para ser el sucesor de todos los anteriores (Tipo A y B), que quedarán obsoletos cuando el nuevo se implemente en todo tipo de dispositivos móviles y de sobremesa. Aún no se ha dado a conocer el patillaje de los nuevos conectores USB que saldrán a producción a finales de 2014. Por los bocetos de la especificación se sabe que cada conector tendrá un total de 12 pines.
Almacenamiento abusivo de USB
USB implementa conexiones a dispositivos de almacenamiento usando un grupo de estándares llamado USB mass storage device class(abreviado en inglés "MSC" o "UMS"). Éste se diseñó inicialmente para memorias ópticas y magnéticas, pero ahora sirve también para soportar una amplia variedad de dispositivos, particularmente memorias USB.
Wireless USB
Wireless USB (normalmente abreviado W-USB o WUSB) es un protocolo de comunicación inalámbrica por radio con gran ancho de banda que combina la sencillez de uso de USB con la versatilidad de las redes inalámbricas. Utiliza como base de radio la plataforma Ultra-WideBand desarrollada por WiMedia Alliance, que puede lograr tasas de transmisión de hasta 480 Mbit/s (igual que USB 2.0) en rangos de tres metros y 110 Mbit/s en rangos de diez metros y opera en los rangos de frecuencia de 3,1 a 10,6 GHz. Actualmente se está en plena transición y aún no existen muchos dispositivos que incorporen este protocolo, tanto clientes como anfitriones. Mientras dure este proceso, mediante los adaptadores y/o cables adecuados se puede convertir un equipo WUSB en uno USB y viceversa.
