Fatti interessanti sui connettori USB

• Informazioni generali sui connettori USB

• Come funziona il trasferimento dei dati con USB?

• Quali sono le generazioni USB?

• Quale tipo di spina è necessario?

Informazioni generali sui connettori USB

L'Universal Serial Bus, chiamato in breve USB, è un'interfaccia seriale ampiamente utilizzata, attraverso la quale i dispositivi elettronici possono essere collegati tra loro e scambiare dati. La tecnologia USB proviene originariamente dal settore PC ed è stata sviluppata per collegare dispositivi periferici come stampanti, scanner e altri hardware al computer.

Grazie alle caratteristiche di comfort come la possibilità di collegare dispositivi durante il funzionamento (hot Plugging) o il riconoscimento automatico dell'hardware (Plug & Play), USB ha portato una notevole semplificazione per gli utenti sin dal suo lancio nel 1996. Con l'introduzione di USB 2.0 nel 2000, la velocità di trasferimento dei dati è stata notevolmente aumentata, in modo che l'USB sia stata utilizzata anche per il collegamento di memorie di massa esterne e si sia ormai imposta come standard rispetto a sistemi concorrenti come FireWire o ESATA. Con USB 1.0 è disponibile una velocità di trasmissione massima di 12 Mbit/s, con USB 3.1 è possibile una velocità di trasmissione di 10 Gbit/s. Esiste una grande compatibilità con le versioni precedenti, che tuttavia ha limiti (soprattutto in connessione con l'aumento della larghezza di variazione dei connettori).

Da quando i telefoni cellulari utilizzano l'USB come interfaccia e alimentazione standard, ci sono ora >1> numerosi cavi con spine USB C o Micro USB in uso.. Al contrario, le classiche periferiche PC come stampanti o scanner utilizzano piuttosto spine di collegamento USB di tipo B, mentre sul lato host è previsto il tipo di spina A. Pertanto, quando si acquista un connettore USB, è necessario determinare in anticipo quale generazione USB e quale formato di spina è effettivamente necessario.

Come funziona il trasferimento dei dati con USB?

La comunicazione in un sistema USB è controllata centralmente da un controller host, che di solito fa parte degli assemblaggi implementati di una scheda madre per computer domestici. Il controller host legge i dati da dispositivi collegati. I dispositivi collegati possono inviare dati solo su richiesta del controller host. Un'eccezione è costituita dai dispositivi "USB on the Go", che possono comunicare anche senza il contributo di un controller host. I nuovi dispositivi collegati ricevono un indirizzo univoco dal controller host e vengono richiesti, tra l'altro, l'ID del produttore e del prodotto. Lo standard USB definisce diverse classi di dispositivi controllabili con driver generici. In questo modo non è necessario un driver separato per ogni dispositivo. In questo modo è possibile utilizzare immediatamente dispositivi con funzioni di base come tastiere, mouse o memorie di massa senza l'installazione di driver.

USB fornisce ai dispositivi collegati un'alimentazione tramite il collegamento via cavo utilizzato fin dalla prima versione. Il consumo massimo di energia dei dispositivi è stato ampliato con la continuazione della specifica USB da 0,5 W all'inizio fino a 100 W.

Quali sono le generazioni USB?

Lo standard USB può essere suddiviso nelle seguenti versioni:

USB 1.0

USB 1.0 è stato introdotto nel 1996 come successore unificato di una serie di diverse interfacce PC. Grazie alla sua richiesta universale, lo standard non è limitato alla tastiera e al mouse, ma è stato progettato anche per periferiche PC più ampie.  Con una velocità di trasmissione massima di 12 Mbit/s, la connessione di memorie di massa non è mai stata un lampo.

USB 1.1

USB 1.1 è stata introdotta come specifica nel 1998, eliminando in primo luogo gli errori e i problemi insoliti del predecessore. La velocità di trasferimento è rimasta la stessa. 

USB 2.0

La specifica USB 2.0 ("High-Speed") introdotta nel 2000 è la più diffusa fino ad oggi e si trova in quasi tutti i sistemi informatici.  Con una velocità di trasmissione di 480 Mbit/s, ha consentito l'uso regolare di connessioni ad alta intensità di dati come memoria di massa o dispositivi video. In questo modo, l'USB è stata in grado di competere con il sistema FireWire. La potenza massima fornita è stata aumentata da 0,5 W a 2,5 W.

USB 3.0

Nel 2008 è stata introdotta la tecnologia USB 3.0 con l'aggiunta del nome "SuperSpeed" e una velocità di trasmissione teorica di 5 Gbit/s. La massima velocità di trasmissione dati netta possibile è leggermente inferiore a 4Gbit/s. Con USB 3.0 sono state inserite nuove forme di spina e cavi. Oltre alle note porte USB 2.0, i computer domestici in commercio dispongono di più porte USB 3.0. Tuttavia, le trasmissioni USB 3.0 si verificano solo quando sia il controller host che il cavo e il terminale sono alla base dello standard. In caso contrario, si passa alla modalità USB 2.0. Con USB 3.0 è disponibile un consumo di corrente normale di 4,5 W - con la spina USB di tipo C, presentata nel 2014, anche 15 W o 100 W in modalità USB Power Delivery (USB-PD).

USB 3.1

Lo standard USB 3.1, che è stato registrato nel 2013, con la denominazione "SuperSpeed +" raddoppiò la velocità di trasmissione a 10 Gbit/s. Il precedente standard USB 3.0 è stato inserito nella nuova specifica e da allora è stato ufficialmente denominato "USB 3.1 Gen 1". SuperSpeed + è quindi chiamata "USB 3.1 Gen 2".

Compatibilità

La tecnologia USB è caratterizzata da un'ampia retrocompatibilità, che consente anche l'utilizzo a lungo termine dei vecchi terminali. In questo modo è possibile utilizzare dispositivi USB 2.0 su un controller host compatibile con USB 3.0. Allo stesso modo, è possibile utilizzare dispositivi USB 3.0 su un controller host compatibile con USB 2.0. Tuttavia, è necessario assicurarsi che questo possa utilizzare il consumo energetico necessario del terminale. Per un funzionamento effettivo nella specifica USB 3.0, oltre al controller host, anche il cavo e il rispettivo terminale devono essere conformi allo standard. 

Quale tipo di spina è necessario?

I formati comuni sono:

Tipo A

La forma più comune è la spina tipo A, per la quale è possibile trovare una presa adatta come tipo di collegamento USB classico su quasi tutti i computer. La struttura piuttosto grande è dovuta alla storia dello sviluppo nel settore dei PC e lo rende poco interessante per i dispositivi piccoli o mobili. I connettori di tipo A vengono utilizzati principalmente per il collegamento a un host. 

Tipo B

Il tipo di spina B è molto meno comune rispetto al tipo A. Il campo di applicazione più ampio è il collegamento di dispositivi di stampa e copia. Spesso viene utilizzato anche per il collegamento di dischi rigidi esterni.

Tipo C

La struttura di tipo C è stata introdotta nel 2014 ed è il formato più recente della famiglia di connettori USB. Rispetto al tipo A e al tipo B, questo modello è molto più compatto. A causa della struttura simmetrica a punti, la spina non deve essere inserita in un determinato orientamento, il che semplifica notevolmente il funzionamento. Rispetto alle specifiche precedenti, la spina di tipo C consente un'intensità di corrente di 3 A a 5 V di tensione nominale e può quindi garantire un consumo energetico di 15 W. In modalità USB-PD è possibile un'intensità di corrente di 5 A. In questo modo, la tensione può essere aumentata da 5 a 12 o 20 V, consentendo potenze fino a 100 W. Grazie al rilascio della direzione di flusso, l'alimentazione elettrica è ora possibile anche in entrambe le direzioni.

Micro-USB

La spina micro USB è attualmente il collegamento più comune per terminali mobili come smartphone o tablet. Grazie al suo design compatto, trova facilmente spazio in ogni dispositivo. Questo tipo di spina viene sostituito con il tipo C.

Forme costruttive

Rispetto alla fase iniziale della tecnologia USB, il campo di applicazione universale dei collegamenti a spina USB offre oggi una scelta di modelli notevolmente più ampia. In questo modo è necessario rispettare le specifiche della rispettiva generazione USB, nonché le possibili combinazioni e lo spazio disponibile nel campo di utilizzo. Grazie alle spine micro e mini, sono disponibili varianti per spazi ridotti, integrate con il nuovo tipo C e sostituite a lungo termine.

Ci sono quindi alcuni criteri da rispettare quando si acquista un connettore USB. L'aspetto più importante dovrebbe essere la compatibilità dei dispositivi da collegare. A seconda della configurazione, la scelta delle varianti disponibili può già essere ridotta a una dimensione più maneggevole. Inoltre, l'offerta di spazio nell'ambito di applicazione può avere un ruolo o usi speciali come un'alimentazione elettrica più potente, che può essere utilizzata per la scelta del connettore di tipo C. In ogni caso, uno sguardo alle specifiche tecniche e alle schede tecniche dei terminali utilizzati aiuta a valutare chiaramente le caratteristiche delle prestazioni e a eliminare le confusione.