El Bus Serie Universal (USB) se diseñó inicialmente en 1996 para estandarizar los periféricos conectados a las computadoras. Los periféricos comunes son teclados, ratones, cámaras e impresoras. Con el tiempo, el USB ha evolucionado y se ha convertido en el pilar de la conectividad moderna. Se ha vuelto esencial para conectar aplicaciones de nuestra vida diaria, como impresoras, fuentes de alimentación, smartphones, cámaras digitales y muchos más.
La configuración de pines del USB es la disposición de los pines dentro del conector USB. Estos pines son responsables de la transferencia de datos y la generación de energía. Existen diferentes tipos de conectores USB, como USB tipo A, USB tipo B, Micro USB y Mini USB. La configuración de pines del conector USB determina el tipo de conector. Por lo tanto, comprender los pines del conector USB es esencial.
Los conectores USB más comunes son el tipo A y el tipo B. El conector tipo A consta de dos pines de datos (D+ y D-) y dos pines de alimentación (VCC y GND). El pin D+ se encarga de la transmisión de datos y el pin D-, de transportarlos. Los otros dos pines, VCC y GND, se utilizan para proporcionar +5 V y tierra común a los circuitos eléctricos, respectivamente. Los conectores USB tipo A se utilizan principalmente en ordenadores y cargadores.
El conector USB tipo B, por otro lado, tiene cuatro pines. La asignación de estos pines es: uno de alimentación (VCC), dos de datos (D+, D-) y uno de tierra (GND). Los conectores USB tipo B se utilizan comúnmente en impresoras, escáneres y cámaras.
Otros tipos de conectores USB, como el micro-USB y el mini-USB, también cuentan con dos pines de alimentación, dos de datos y uno de tierra. Estos conectores USB están diseñados para dispositivos compactos como cámaras, tabletas, teléfonos inteligentes y reproductores MP3. La distribución de pines de los diferentes tipos de conectores USB varía en función de la velocidad de transferencia de datos y la potencia. Por lo tanto, comprender a fondo la distribución de pines USB es fundamental para cualquier persona interesada en la resolución de problemas y la comunicación.
Este artículo le permitirá comprender las asignaciones de pines USB, los tipos de USB, los diagramas de asignaciones de pines USB, la transferencia de datos USB, el suministro de energía USB, los tipos de cables USB y sus funcionalidades.
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¿Qué es un USB?
Universal Serial Bus, comúnmente conocido como USB, no es más que una interfaz diseñada para simplificar la conexión entre computadoras y periféricos como teclados, ratones, escáneres, impresoras, cámaras digitales y teléfonos móviles.
El USB fue diseñado inicialmente por empresas estadounidenses, concretamente Intel, IBM y Microsoft Corporation, a mediados de la década de 1990. La idea era proporcionar un método estándar para conectar diversos dispositivos periféricos a las computadoras. Desde entonces, el USB ha evolucionado y ha sustituido muchos conectores especializados por una interfaz USB estándar.
El USB sirve de puente entre el host y el dispositivo periférico, con dos funciones: transmitir datos y suministrar electricidad a los dispositivos periféricos. Un USB estándar consta de cuatro pines: dos para la transferencia de datos y dos para la alimentación. Los pines de transferencia de datos se utilizan para enviar y recibir datos, mientras que los pines de alimentación se utilizan para la alimentación de +5 V y la conexión a tierra (GND). Cada cable tiene un color único.
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N.º de pin
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Color del cable
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Signal
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Descripción
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1
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Rojo
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VCC
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+ 5V
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2
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Blanco
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D-
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Data-
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3
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Verde
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D+
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fecha +
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4
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Negro
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GND
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Polo a Tierra
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Distribución de pines USB estándar
Los conectores USB vienen en muchos tipos diferentes, como USB Tipo A, USB Tipo B, Micro-USB y Mini-USB. Los abordaremos en las siguientes secciones del artículo.
Descripción general de la distribución de pines del USB
Al suministrar energía o transferir datos, cada pin de un conector USB desempeña un papel importante. Garantizar una conexión correcta es fundamental para una comunicación fluida entre dispositivos como smartphones, cámaras digitales u otros dispositivos modernos. Esta sección ofrece una descripción general de la distribución de pines de cada tipo de USB para que los profesionales técnicos puedan comprenderla fácilmente.
Tipos de USB y sus aplicaciones
La tecnología USB ofrece diversos tipos y configuraciones para satisfacer las necesidades específicas del dispositivo. Los tipos de USB más comunes son USB Tipo A, USB Tipo B, Micro USB, Mini USB y USB Tipo C.
1. USB tipo A: El tipo A es el conector rectangular estándar que se encuentra comúnmente en computadoras, memorias USB y cargadores. Existen dos versiones de conectores tipo A: macho (enchufe) y hembra (toma). El conector hembra se encuentra en el controlador host, mientras que el macho (enchufe) se encuentra en dispositivos periféricos como teclados, ratones y otros dispositivos.
La distribución de pines del USB tipo A consta de cuatro pines: dos para la transferencia de datos y dos para la alimentación. Sin embargo, existe una versión más reciente del USB tipo A que consta de nueve pines. Los conectores USB tipo A se utilizan ampliamente en ordenadores personales, cargadores de teléfonos móviles, consolas de videojuegos, televisores inteligentes y sistemas de música.
2. USB tipo B: Estos conectores tienen forma cuadrada y se encuentran principalmente en escáneres e impresoras. Los puertos tipo B son conectores ascendentes que solo se encuentran en dispositivos periféricos. Al igual que el conector USB tipo A, el conector tipo B también tiene cuatro pines (VCC, D+, D- y GND). El USB 3.0 y las versiones posteriores constan de nueve pines, con cinco adicionales para una mayor velocidad de transferencia de datos.
3. Micro USB: A medida que los dispositivos modernos se vuelven cada vez más inteligentes, los conectores USB tipo A y tipo B tradicionales ya no son adecuados. Por lo tanto, nacieron los conectores micro USB. A diferencia de los conectores USB tipo A y tipo B, los conectores micro USB son inteligentes, compactos y más pequeños.
La distribución de pines del micro USB es diferente a la de los conectores USB tipo A y tipo B. El micro USB consta de cinco pines: pines de alimentación (VBUS (+5 V), GND), pines de transferencia de datos (D+, D-) y pines de identificación (ID). El micro USB se usa ampliamente en dispositivos inteligentes como teléfonos móviles, gadgets, tabletas, sistemas de audio, auriculares inalámbricos y otros dispositivos portátiles.
4. MiniUSB: El mini USB se diseñó inicialmente para cámaras digitales y smartphones antiguos. Los mini USB son más grandes que los micro USB y más pequeños que los de tipo A/tipo B. La configuración de pines del mini USB y el micro USB es la misma: pines de alimentación (VBUS (+5 V), GND), pines de transferencia de datos (D+, D-) y un pin de identificación (ID).
5. USB tipo C: El USB Tipo C es un conector reversible, lo que significa que puede utilizarse tanto para el host como para los dispositivos. Los conectores USB Tipo C han ido sustituyendo gradualmente a los conectores Tipo A/Tipo B. Entre todos los tipos de conectores, el USB Tipo C ofrece la velocidad de transferencia de datos más rápida (hasta 10 Gbps). El USB Tipo C tiene una configuración de 24 pines, que se explicará más adelante.
Los conectores USB tipo C son uno de los más utilizados. Se utilizan, entre otras cosas, en cámaras digitales, relojes inteligentes, auriculares recargables y mandos de videojuegos.
Comprensión de la distribución de pines del USB
En USB, cada pin del conector desempeña una función esencial. Ya sea para suministrar energía, transferir datos o identificar dispositivos, se trata de establecer la conexión correcta. Por lo tanto, comprender la configuración de pines de cada tipo de USB es fundamental. Esta sección proporciona detalles detallados de la configuración de pines de cada tipo de USB.
Pinout USB: Tipo A
El conector USB tipo A estándar tiene cuatro pines, cada uno con un color único, que se muestran en la figura a continuación. El USB tipo A solo permite la conexión descendente, ya que su propósito es conectar con hosts.
Cada pin del conector tiene una función especial y es esencial comprenderlos correctamente.
a. CVC: Este pin suministra +5 V a los periféricos conectados. Esta fuente de alimentación es crucial para cargar dispositivos como teclados, ratones y otros dispositivos portátiles. La corriente típica que pasa por este pin es de 500 mA.
b. RE-: El pin de señal de datos negativo (D-) funciona con la señal de datos positiva D+. Desempeña un papel fundamental en la transferencia de datos desde una unidad flash USB a una computadora. Tanto los pines D- como D+ funcionan con el método de par diferencial para reducir la interferencia electromagnética durante la transferencia de datos.
c. D+: Junto con el Pin (D-), la línea de señal de datos positiva (D+) permite la transferencia de datos bidireccional entre el host y los dispositivos.
d. TIERRA: En cualquier sistema eléctrico, una conexión a tierra estable es esencial para evitar que cualquier ruido eléctrico interfiera con las señales de datos.
Nota: La versión más nueva del conector USB tipo A tiene nueve pines para una velocidad de transferencia de datos más rápida.
Pinout USB: Tipo B
Los conectores USB tipo B estándar también tienen cuatro pines, cada uno con un color único. Los conectores USB tipo B son conectores de flujo ascendente que se encuentran principalmente en escáneres e impresoras. Para lograr una mayor velocidad de transferencia de datos, el USB tipo B también cuenta con cinco pines adicionales.
La ventaja de un conector tipo B sobre un conector tipo A es que cancela las posibilidades de crear una conexión entre dos hosts.
a. SSTX-/+: De los cinco pines, se utiliza un par diferencial de SSTX+ y SSTX- para lograr una transmisión de súper velocidad.
b. SSRX-/+: Se utiliza un par diferencial de SSRX- y SSRX+ para lograr una recepción de súper velocidad.
c. Drenaje GND: El drenaje GND sirve como pin de tierra aislado adicional para dos pares diferenciales utilizados para lograr súper velocidad.
Asignación de pines USB: Micro USB
El micro USB se diseñó para dispositivos más pequeños, como smartphones, routers portátiles, cámaras digitales, auriculares y otros dispositivos electrónicos portátiles. Antes de la llegada del USB tipo C, los conectores micro USB desempeñaban un papel importante en la estandarización de la carga y el intercambio de datos.
El micro USB es más pequeño que el mini USB y ha ido reemplazando poco a poco al conector tipo A/tipo B. La distribución de pines de un micro USB es diferente a la de los tipos A/tipo B. A diferencia de los conectores USB tipo A y tipo B, el micro USB tiene cinco pines: VBUS, D-, D+, ID y GND. La corriente nominal típica del micro USB en las versiones USB 2.0 es de 500 mA y 2.5 vatios. Mientras que, en las versiones posteriores del USB 3.0, puede suministrar hasta 900 mA y 4.5 vatios de potencia.
a. VBUS: El pin 1 (VBUS) es el pin de fuente de alimentación que proporciona +5 V constantes a los dispositivos periféricos.
b. RE-: D- (Pin 2) es una señal de par diferencial negativo con un pin D+ para comunicación bidireccional. El par diferencial garantiza una transferencia de datos fluida al reducir la interferencia electromagnética y la diafonía entre señales.
c. D+: El pin 3 funciona con D- para enviar y recibir señales de datos.
d. # de IDENTIDAD: El pin 4, conocido como pin de identificación, permite a los dispositivos determinar su función (host o periférico). También determina qué dispositivo actúa como fuente de alimentación (host o periférico) una vez conectado.
e. TIERRA: El pin 5 sirve como tierra eléctrica para garantizar la estabilidad del circuito eléctrico.
Asignación de pines USB: Mini USB
Los mini USB son más grandes que los micro USB y se usan ampliamente en dispositivos electrónicos como cámaras digitales, reproductores MP3, los primeros teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles. El mini USB también tiene cinco pines para la transferencia de datos, la alimentación y la identificación del dispositivo.
a. VBUS: El pin 1 sirve como fuente de alimentación de +5 V CC.
b. RE-: El pin 2 funciona con D+ como un par diferencial para una transferencia de datos fluida entre el host y el dispositivo periférico.
c. D+: El pin 3 funciona con D- para transmisión y recepción de datos.
d. # de IDENTIDAD: El pin 4 es el pin de identificación de modo, que determina si el dispositivo es el host o un periférico. El otro modo determina si el host funciona como fuente de alimentación o como periférico una vez conectado.
e. TIERRA: El pin 5 sirve como tierra eléctrica para proporcionar estabilidad.
Pinout USB: Tipo C
El USB Tipo C es el conector más avanzado, diseñado para la transferencia de datos y la salida de video a alta velocidad. Muchos dispositivos electrónicos modernos, como televisores inteligentes, smartphones, relojes inteligentes, computadoras portátiles, cámaras digitales, controladores de juegos y otros dispositivos electrónicos modernos, cuentan con USB Tipo C. El USB Tipo C es un conector reversible, lo que significa que puede utilizarse tanto para el host como para los dispositivos. El conector Tipo C incluye 24 pines, cada uno con una función específica.
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GND
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SSTX+
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SSTX-
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VBUS
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CC
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D+
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D-
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VBUS
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SSRX-
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SSRX+
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GND
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SBU1
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GND
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SSTX+
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SSTX-
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VBUS
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CC
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D+
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D-
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VBUS
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SSRX-
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SSRX+
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GND
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SBU2
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Configuración de pines USB tipo C estándar
a. VBEE. UU. (4 pines): Se asignan cuatro pines al VBUS, que sirve de fuente de alimentación para el dispositivo conectado. Estos pines pueden suministrar hasta 20 voltios y 5 amperios.
b. GND (4 pines): Asegura la conexión a tierra y la estabilidad.
c. CC (2 pines): Se asignan dos pines para detectar la orientación del enchufe. Estos pines son responsables de detectar las funciones entre dispositivos, como el suministro de energía o la transferencia de datos.
d. D+ y D- (2 pines): Al igual que otros tipos de USB, estos pines admiten la transferencia de datos básicos entre dispositivos.
e. Pares diferenciales SuperSpeed (8 pines): Los pares diferenciales de señales SuperSpeed permiten velocidades de transferencia de datos de hasta 10 Gbps.
f. SBU1 y SBU2 (2 pines): Ambos pines admiten modos alternativos como la salida HDMI.
Transferencia de datos USB
La transferencia de datos es fundamental para intercambiar datos entre diferentes dispositivos, como memorias USB, ordenadores y discos duros externos. La tecnología USB ha evolucionado con el tiempo para satisfacer las demandas de transferencia de datos a alta velocidad. Los distintos tipos de USB tienen distintas velocidades de transferencia.
Las versiones anteriores de los tipos USB, como el Tipo A y el Tipo B, ofrecen menor velocidad que los tipos USB posteriores, como el Micro USB y el Tipo C. La distribución de pines del USB desempeña un papel crucial en la transmisión de datos, como se explicó en la sección anterior. Los pines que permiten una transmisión fluida de datos son los pines D+ y D-. Los pares diferenciales de pines de alta velocidad permiten la transmisión de datos a alta velocidad.
Los datos se transfieren entre dispositivos mediante el protocolo USB. Este protocolo define las reglas para la transferencia de datos entre dispositivos. Consta de una capa física, una capa de enlace de datos y una capa de aplicación derivada de las capas de red. La combinación de estas capas permite un intercambio de información sin errores entre dispositivos electrónicos como cámaras digitales y ordenadores.
Entrega de energía USB
La entrega de energía USB ha revolucionado el mercado. Permite una carga más rápida de dispositivos modernos como tabletas, smartphones y otros dispositivos electrónicos. Conectores USB como Tipo A, Tipo B, Micro USB, Mini USB y Tipo C garantizan una transferencia de energía eficiente entre dispositivos como portátiles y smartphones. La entrega de energía USB, también conocida como USB-PD, permite una carga rápida de smartphones, a diferencia de la carga USB tradicional.
Diagrama de distribución de pines USB
Los diagramas de pines USB son una forma eficaz de comprender la configuración de pines de cada tipo de USB. Además, permiten a los técnicos garantizar un cableado correcto. Ya sea un tipo A, un micro USB o un mini USB, estos diagramas de cableado son fundamentales para establecer una conexión correcta.
a. Pinout USB: Tipo A
Diagrama de distribución de pines del USB tipo A
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USB 3.0
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GND
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SSTX +
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SSTX-
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VBUS
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D-
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D+
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VBUS
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SSRX-
|
SSRX +
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Diagrama de distribución de pines del USB tipo A con pines de alta velocidad
b. Pinout USB: Tipo B
Diagrama de distribución de pines del USB tipo B
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USB 3.0
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GND
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SSTX +
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SSTX-
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VBUS
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D-
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D+
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VBUS
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SSRX-
|
SSRX +
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Diagrama de distribución de pines del USB tipo B con pines de alta velocidad
c. Asignación de pines USB: Micro USB
Diagrama de distribución de pines del micro USB
d. Asignación de pines USB: Mini USB
Diagrama de distribución de pines del mini USB
e. Pinout USB: Tipo C
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GND
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SSTX+
|
SSTX-
|
VBUS
|
CC
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D+
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D-
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VBUS
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SSRX-
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SSRX+
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GND
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SBU1
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|
GND
|
SSTX+
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SSTX-
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VBUS
|
CC
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D+
|
D-
|
VBUS
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SSRX-
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SSRX+
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GND
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SBU2
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Diagrama de distribución de pines del USB tipo C
Tipos de cables USB
Los cables USB están diseñados para satisfacer las necesidades específicas de conectividad para la transferencia de datos y el suministro de energía. Esta sección cubrirá los tipos de cables USB más comunes y sus diagramas de cableado. También se describen las diferencias clave entre los cables USB, como Micro USB, Mini USB y los tipos de conectores USB.
a. Cables USB tipo A a tipo B: Los cables USB estándar se utilizan para conectar dispositivos como computadoras, escáneres e impresoras. Entre sus aplicaciones se incluyen la transferencia de archivos y la carga de dispositivos. El diagrama de cableado USB tipo A a tipo B incluye cuatro cables (VCC, D-, D+ y GND).
b. Cables mini USB: La mayoría de los dispositivos portátiles utilizan cables mini-USB tipo A, como cámaras digitales, dispositivos electrónicos y reproductores MP3. Los cables mini-USB tenían un diseño compacto, pero fueron reemplazados por cables micro-USB debido a los avances tecnológicos.
c. Cables micro USB: La mayoría de los dispositivos modernos, como baterías externas, teléfonos inteligentes, tabletas y cámaras digitales, utilizan cables Micro USB debido a su diseño compacto. El diagrama de cableado de un cable Micro USB incluye cinco (VBUS, D-, D+, ID, GND). Las configuraciones de pines de Micro USB y Mini USB son las mismas, pero difieren en tamaño. Ambos tienen un pin adicional para identificar el modo.
d. Cables USB tipo C: En la tecnología moderna actual, el USB Tipo C es el cable de carga más versátil, rápido y de alta velocidad. Los cables Tipo C se encuentran en la mayoría de los dispositivos modernos, como ordenadores para videojuegos, cámaras digitales, relojes inteligentes y auriculares. El diagrama de cableado del cable Tipo C cuenta con 24 pines.
Conclusión
En conclusión, comprender la distribución de pines del USB no solo te proporcionará los conocimientos necesarios, sino que también enriquecerá tu experiencia técnica. Como ingeniero electrónico profesional, comprender la distribución de pines del USB te permitirá una transferencia de datos y un suministro de energía precisos entre diferentes dispositivos electrónicos. Conocer los diferentes tipos de USB te permitirá elegir la opción adecuada para tus dispositivos. Comprender los diagramas de distribución de pines, los tipos de USB, los diagramas de cableado, los tipos de cables USB y la configuración de pines no solo mejorará tus conocimientos técnicos, sino que también te ayudará en tu carrera profesional.
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