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Specifiche USB per dati e alimentazione: un’analisi sul campo

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L’interfaccia USB è sicuramente una delle più utilizzate al mondo: si tratta di una modalità di connessione
Molto comoda, semplice e funzionale, anche se poi alla prova dei fatti molti computer stanno dismettendo le stesse volte USB in favore di altre tipologie di condivisione (wireless, cloud, ecc.). Questo avviene sostanzialmente perché è molto semplice introdurre virus malware addirittura a livello hardware dentro una porta USB, sono molti casi di computer che vengono infettati con questo tipo di porta.

Quello che esteticamente vediamo come USB è caratterizzato da almeno tre standard differenti, Che sono quelli quelli
Più diffusi sul mercato fino ad oggi: USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0. Quello che cambia è essenzialmente la banda ovvero la capacità di trasmettere i dati più o meno velocemente. Come spiegato in questo sito, peraltro, il fatto che ci siano tre interfacce non vuol dire che ci siano tre tipi di connettività: a livello interno infatti il dispositivo può essere connesso con molte più interfacce.

Alla prova pratica questo si traduce nel fatto che un dispositivo USB “mediamente” funziona con qualsiasi tipo di computer, ma i modelli più vecchi sono sempre meno supportati essenzialmente per una questione di driver.

Connettori USB di tipo A e tipo B (rettangolare e “quasi” quadrato)

A livello tecnico esistono due tipologie due USB: Il connettore di tipo USB A e quello USB B. A livello di forma il primo è quello schiacciato rettangolare, L’altro è quello dei bordi smussati quasi quadrato. Il primo tipo di USB è quello che si collega tipicamente alle porte dei computer o dei dispositivi che ne hanno qualcuna in dotazione, il secondo invece è tipico delle stampanti e di alcuni tipi di schede USB audio.

Le quattro piste che sono identificate da 1234 rappresentano il canale dati e il canale alimentazione della porta USB stessa. Nello specifico i due pin (piedini) utilizzati per i dati utilizzano un sistema di trasmissione differenziale, Che è in grado di trasmettere sequenze binarie sulla base della differenza di tensione tra i due poli. A livello tecnico il primo Pin (rosso) viene viene utilizzato per una tensione di cinque volte, standard, il secondo (bianco) viene utilizzato per la linea del segnale negativo, Il terzo (verde) per il segnale positivo, Mentre il quarto e ultimo è il collegamento di terra (GND) che è indicato con il colore nero.

Di seguito sono evidenziati i pin o contatti metallici per ogni tipologia di USB esistente, con micro e mini oltre a quelli standard.

Di Milos634 - Opera propria, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42694553 - Tutte le immagini dell'articolo sono tratte da Wikipedia, pubblico dominio
Di Milos634 – Opera propria, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42694553 – Tutte le immagini dell’articolo sono tratte da Wikipedia, pubblico dominio

Connettori mini USB

Stesso discorso vale per i connettori mini USB, che possono essere di due modalità anche in questo caso: le forme sono molto simili ma cambiano le proporzioni, spesso si tendono a confondere ma sono diversi. In questo caso i pin sono cinque, perché oltre ai quattro agitati ce n’è uno che tipicamente non è connesso, che probabilmente era destinato a usi futuri.

Stesso discorso vale anche per i micro USB, che sono anch’essi a cinque pin di cui uno non viene utilizzato,
se non nell’unico caso in cui debba sostanzialmente alternare tra connettori di tipo A e connettori di tipo B,
costituendo pertanto un piccolo vantaggio costruttivo rispetto al caso precedente.

USB Type A plug coloured.svg

Come funziona USB

Una connessione USB (Universal Serial Bus) è un tipo di connessione standard utilizzata per collegare dispositivi e periferiche ai computer e ad altri dispositivi elettronici. Ecco come funziona:

  1. Connettore USB: Una connessione USB coinvolge due componenti principali: un connettore USB sul dispositivo e un’interfaccia USB sul computer o sull’host. Il connettore USB può assumere diverse forme, come USB-A, USB-B, USB-C, a seconda del tipo di dispositivo e della sua versione.
  2. Segnale e alimentazione: Una volta che il dispositivo è collegato tramite USB, il computer rileva automaticamente il dispositivo. La connessione USB trasmette dati e fornisce alimentazione al dispositivo collegato. Inoltre, permette al computer di comunicare con il dispositivo e di trasferire dati avanti e indietro tra di loro.
  3. Protocollo di comunicazione: USB utilizza un protocollo di comunicazione seriale per trasmettere dati tra il dispositivo e il computer. Questo protocollo gestisce la comunicazione, il controllo e la trasmissione dei dati attraverso la connessione USB.
  4. Hub USB: In alcuni casi, è possibile utilizzare un hub USB per aumentare il numero di porte USB disponibili sul computer. Un hub USB si collega a una porta USB sul computer e fornisce multiple porte USB aggiuntive per collegare più dispositivi.
  5. Velocità di trasferimento dei dati: Le connessioni USB possono avere diverse velocità di trasferimento dei dati, che dipendono dalla versione dell’USB e dal tipo di connessione. Le versioni più recenti dell’USB, come USB 3.0 e USB 3.1, offrono velocità di trasferimento dati molto più elevate rispetto alle versioni più vecchie come USB 2.0.

USB Type B plug coloured.svg

Classi USB di funzionamento

Classe Uso Descrizioni Esempi ed eccezioni

00h Dispositivo Non specificato La classe del dispositivo non è specificata, i descrittori di interfaccia vengono utilizzati per determinare i driver necessari

01h Interfaccia Audio (UAC) Altoparlanti, microfoni, schede audio, MIDI

02h Interfaccia Communications and CDC Control Adattatori UART e RS-232, Modem, adattatori Wi-Fi, adattatori Ethernet. Usato insieme alla classe 0Ah (CDC-Data) più in basso

03h Interfaccia Dispositivi di interfaccia uomo-macchina (HID) Tastiere, mouse, joystick

05h Interfaccia Physical interface device (PID) Joystick con Force feedback

06h Interfaccia Immagine (PTP/MTP) Scanner, lettori multimediali

07h Interfaccia Stampante

08h Interfaccia Memoria di massa USB, USB Attached SCSI chiavi USB, lettori di schede di memoria, lettori multimediali, fotocamera digitale, disco rigido esterno, disk enclosure

09h Dispositivo hub USB hub USB ad alta velocità

0Ah Interfaccia CDC-Data Usata insieme alla classe 02h (Communications and CDC Control) sopra

0Bh Interfaccia Smart card Lettore USB di smart card

0Dh Interfaccia Sicurezza Lettore di impronta digitale

0Eh Interfaccia Video (UVC) Webcam

0Fh Interfaccia Dispositivi sanitari personali (PHDC) Pulsiossimetro

10h Interfaccia Audio/Video (AV) Webcam, Televisore

11h Dispositivo Billboard Descrive le modalità alternative USB-C supportate dal dispositivo

DCh Entrambi Dispositivo diagnostico Dispositivo di test di conformità USB

E0h Interfaccia Controllore wireless Adattatori Bluetooth, Microsoft RNDIS

EFh Entrambi Varie Dispositivo ActiveSync

FEh Interfaccia Specifico dell'applicazione Bridge IrDA, classe di prove e misurazioni (USBTMC),[5] USB DFU (aggiornamento del firmware del dispositivo)[6]

FFh Entrambi Specifico del produttore Indica che il dispositivo necessita di driver specifici del fornitore

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