В днешния свят на електронните технологии се развива с големи скокове. Всеки ден има нещо ново, и то не само малки подобрения в съществуващите модели, но също така и на резултатите от прилагането на иновативни технологии за подобряване на ефективността на моменти.

Не е далеч зад електроника и инструмент за вземане на индустрията - на практика да се развива и да освободи нов пазар устройства, те трябва да бъдат старателно тествана, както на етапа на проектиране и развитие, както и на етап производство. Налице е нова измервателна техника и нови методи за измерване, и следователно - на новите термини и понятия.

За тези, които често са изправени пред неразбираеми съкращения, съкращения и термини и биха искали по-дълбоко разбиране на значението им, а това е заглавието.

Общата структура на USB

Физическата структура на USB определя от следните правила:

• устройство, свързано към приемащата;
• физическа връзка между устройствата се извършва на различни нива топология звезда, чийто връх е главния концентратор;
• в центъра на всяка звезда е център;
• всеки кабел сегмент свързва двете точки: приемащата с главина или функция, или главина с друг център функция;
• за всеки порт на главината може да се свърже периферна USB устройство или друг център, позволените до 5 нива каскадни центрове, с изключение на корена.

На най-високо ниво е главния концентратор, който обикновено се комбинира с USB контролер.

Чрез хъб корен може да се свърже към всяко устройство или повече центрове, за да се увеличи броят на наличните портове. Концентраторът може да бъде оформен като отделен елемент или да бъде интегриран в друг, т.е. устройства, свързани към USB, могат да се разделят на функционални устройства, т.е. тези, които изпълняват някаква конкретна функция (например, мишка) главина устройство, само действа само разклоняване, и комбинирани устройства, които имат в своя състав главина, разширяване набор от портове (например монитори, портове за свързване на други).

На пето ниво, не може да се използва комбинираната устройството. Също заслужава да се спомене отделно на хоста, който е най-хардуер софтуер комплекс от просто устройство.

Подробности за физическата архитектура скрити от приложения в системния софтуер (SW), така че логично архитектура прилича на обикновен звезда, чийто център е в приложния софтуер и върхове - набор от крайни точки. Приложната програма провежда обмен на информация с всяка крайна точка.

USB компоненти

USB автобус се състои от следните елементи:

• хост контролер (хост контролер, приемащата кратко), - главен контролер, който е част от звеното за компютърна система и контролира работата на всички устройства на USB шината. На USB автобус позволено да има само един хост. Единицата за система за персонален компютър включва едно или повече домакини, всеки от които контролира отделно USB автобус.
  Задълженията на домакин включва:
  • мониторинг на свързване и изключване на устройствата;
  • организации за управление на потоци между USB-устройство и на приемащата страна;
  • организиране на потока от данни между USB-устройство и домакин;
  • мониторинг на състоянието на устройството и управлението на статистическите данни за дейността;
  • Захранване на свързаните устройства.
• 
  апарат (устройство) може да бъде център, функция или комбинация от тях (съединение устройство); порт (порт) - точката на свързване;
• хъб (концентратор, център) - устройство, което предоставя допълнителни USB портове в автобуса, т.е. главина преобразува един порт (порт връзката нагоре, порт нагоре) на множество портове (надолу пристанища, пристанища надолу по веригата). Архитектурата позволява свързване на множество хъбове (не повече от 5). Центърът открива свързване и изключване на устройствата за порта и могат да контролират доставките на енергия за пристанищата. Всеки порт може да бъде разрешено или отрече и конфигуриран за пълен или ограничен процент на данни. сегменти главината осигурява изолация от ниско висока скорост. Центърът може да ограничи тока, консумирана от всеки порт;
• кореновата главината (корен концентратор) - е главината, която е част от гостоприемника;
• функция (функция) - това периферни устройства USB-устройство или отделна единица, която може да предава и приема информация по USB шината. Преди да използвате функцията трябва да бъде конфигуриран от домакина - тя трябва да бъде разпределен в канала и групата избрани опции за конфигуриране;
• USB-логично устройство (логическо устройство) е крайно множество от точки, с които могат да се обменят данни. А броя на точките на функцията зависи от устройството и да изпълнява своите функции и се определят по време на производството. Задължително е да се представи номер на точка от 0 - да следите състоянието и управление на устройството. Преди да упражнява конфигурацията на устройството през точка 0 на останалите канали не са налични.
  Всеки устройства на крайните точки, описани със следните параметри:
  • честота на изискванията автобус достъп и забавяне;
  • необходимо честотна лента;
  • номер крайна точка;
  • изисквания за работа с грешки;
  • Максималният размер на рамка, която може да се получи или изпрати;
  • поддържан тип данни;
  • посоката на предаване на информация между крайното и точно хост.

Имоти USB-устройства

Логическите нива комуникационни

USB спецификация определя три логически слоя със специфични правила на взаимодействие. USB устройство включва интерфейс, логично и функционална страна. Домакинът също е разделен на три части - интерфейс, система и софтуер. Всяка част е отговорен само за ограничен брой задачи.

По този начин, за обмен на данни между приложната програма и USB шината се извършва от паметта на буфер за предаване чрез следните нива:

• ниво на клиентски софтуер на хоста:
  • обикновено представляван шофьор USB-устройство;
  • Тя осигурява взаимодействието на потребителя с операционната система, от една страна, и от друга водача система;
• шофьор ниво USB система в приемащата (USB, Universal Serial Bus Driver):
  • контролира устройства за номериране в автобуса;
  • Тя управлява разпределението на автобус трафик и захранване;
  • ще обработва заявките на потребителски водачи;
• ниво хост интерфейс контролер на шината USB (HCD, Host Controller Driver):
  • преобразува заявките за I / O в структурата на данните, чрез които се извършват физически сделки;
  • работа с регистрите домакин.

Връзката на клиентски софтуер и USB устройства: USB осигурява комуникация програмен интерфейс, а само го, позволявайки на клиентски софтуер да съществува в изолация от самото устройство, свързано към автобуса и неговата конфигурация. За програмата USB клиент - това е просто набор от функции.

компоненти USB свързаност, показани на диаграмата по-долу:

В структурата под внимание, включва следните елементи:

Физическо USB устройство - устройство в автобуса, да изпълнява функциите, които представляват интерес за крайния потребител.

Клиент SW - софтуер, съответстващ на конкретно устройство, на хост компютъра. То може да бъде част от операционната система или специален продукт.

USB система SW - система USB поддръжка, независимо от конкретните устройства и клиентски софтуер.

USB контролер домакин - хардуер и софтуер за свързване на USB устройства към хост компютър.

Принципи на данни

механизъм за пренос на данни и е асинхронен блок. Блокът на предаване на данни се нарича рамка или USB-USB-кадър и предадено през определен интервал от време. Работа команди и блокове от данни, реализирани с помощта на логически абстракция, наречена канал. Каналът е логична връзка между приемащата и крайна точка на външното устройство.

За да се предава команди (и данните, включени в инструкциите) е каналът по подразбиране, както и данните са отворени или potokovyekanaly или комуникационни канали.

С канали, свързани характеристики, съответстващи крайна точка. Каналите са организирани в конфигурацията на USB устройства. За всяко устройство има е включен канал съобщение (Control Pipe 0), при която информацията се предава контрол на конфигурацията и състоянието.

Всеки обмен на USB автобус от контролера домакин. Той организира обмен с устройствата, според техния план за разпределение на ресурсите.

Контролерът циклично (с период от 1.0 милисекунди ± 0.0005) образува рамки (рамки), които са подредени във всички предстоящото предаване.

Всеки кадър започва със символичен пакет изпращане-SOF (Старт на рамката, старт кадър), което е синхронизиращия сигнал за всички устройства, включително центрове. В края на всеки кадър се разпределят интервал EOF време (край на рамка, в края на кадъра), през което време главините забрани прехвърлянето към контролера. Ако центърът установи, че в някои пристанища в този момент е прехвърлянето на данни, пристанището е забранено.

В високоскоростен режим на предаване SOF пакетите се предават в началото на всеки чип (за период от 125 микросекунди ± 0,0625).

Хост планове да се зареждат рамки, така че те винаги се намира място за висок приоритет програми и пространствена рама е изпълнен с нисък приоритет прехвърляния на големи обеми от данни. USB спецификация дава възможност за периодични сделки заемат (изохронни и прекъсват) до 90% от пропускателна способност на шината.

Всеки пакет има свой собствен номер. Контролерът домакин работи с 32-битова брояч, но в маркера предава SOF само по-ниските 11 бита. Броят на кадрите повишава циклично по време на EOF.

За изохронен трансфер важно синхронизация устройство и контролер. Има три възможности за синхронизация:

• вътрешен генератор за синхронизиране устройство с маркери СОФ;
• регулиране на скоростта на кадрите под честотата на устройството;
• процент съвпадение на предаване (приемане) на устройството с честотата на кадрите.

Във всеки кадър, множество сделки, като броят им зависи от допустимата скорост, могат да бъдат извършени от дължината на полето за данни на всеки, както и закъсненията, въведени от кабели, главини и устройства. Всички сделки рамка трябва да бъде завършена преди време EOF. честота поколение Frame може да варира леко със специален регистър хост контролер, който позволява да се регулира честотата на изохронна предаването. корекция на тарифата Controller рамка е възможно да се честотата на вътрешния часовник на само едно устройство.

канал информация се предава като пакет (Packet). Всеки пакет започва с поле синхронизация SYNC а (синхронизация), последвано от идентификатор на пакет PID (Packet идентификатор). Проверете поле е побитова инверсия на PID.

Структурата на пакета данни, зависи от групата, към която принадлежи.

1. Софтуерът на клиента изпраща искания USBD IPR ниво.

2. Шофьор USBD разделя искания за сделка по следните правила:

• изпълнение на искането се счита за приключена, когато всички завършили успешно сделки на неговите компоненти;
• всички сделки за подробности минни (.. като очакването на готовност, сделката се повтарят в случай на грешка, липсата на приемника и т.н.) към софтуера на клиента не се разкриват;
• Софтуерът може само пуснете запитване и очакваме или заявка, или излизане на изчакване;
• устройство може да е сигнал сериозни грешки, което води до завършване на искането за извънредна ситуация и се съобщава източник поискване.

3. Шофьорът на хост контролер получава от шофьори на автобуси списъка на операциите на системата и извършва следните действия:

• планираното изпълнение на сделките, получени като ги добавите към списъка на сделки;
• екстракти от списъка на следващата сделка и я изпраща до нивото на USB интерфейса на автобус хост контролер;

4. Host Controller USB интерфейс автобус формира рамките;

5. Рамките се предават малко метод сериен трансфер според NRZI

По този начин, може да се образуват следната опростена схема:

1. Всяка рамка се състои от висок приоритет парцели, които структура образува шофьор-домакин;

2. Всяко предаване се състои от една или повече сделки;

3. Всяка транзакция се състои от пакет;

4. Всеки пакет се състои от идентификатор пакет данни (ако има такива), както и контролна сума.

Типове съобщения в USB

Автобус спецификация определя четири различни видове предаване (тип прехвърляне) крайни точки данни:

механизми на прекъсвания

За USB автобус прекъсне този механизъм не съществува. Вместо това, анкети домакини на свързаните устройства, за да се определи наличието на прекъсват данни. Poll настъпва при фиксирани интервали от време, обикновено на всеки 1 - 32 MS. Устройството е позволено да изпрати до 64 байта данни.

По отношение на водачите, способността да се работи с прекъсвания всъщност определя от приемащата, която осигурява подкрепа за физическото изпълнение на USB-интерфейс.

Режими на предаване

USB автобус има три режима на предаване:

• Ниска скорост (LS, ниска скорост) 1.5 Mbit / S;
• пълна скорост (LF, пълен скорост) 12 Mbit / сек;
• Висока скорост (HS, висока скорост, само за USB 2.0) 480 Мб / с.

Свързване периферни устройства към USB шината

За свързване на периферни устройства към USB шина, използвана от четири-тел кабел, с два проводника (усукана двойка) в диференциален режим се използва за получаване и предаване на данни и два проводника - за захранване на периферното устройство.

Спецификация 1.0 регламентирано двата вида конектори:

Впоследствие миниатюрни конектори за USB приложения в преносими и мобилни устройства, наречен Mini-USB са разработени.

Има също мини АВ тип съединители и Micro AB, които са свързани към съответните конектори на двете тип А и тип Б.

Има и миниатюрни съединители - Micro USB.

Свързване с ниска скорост устройство

синхронизиращите сигнали се кодират заедно с данните по метода на NRZI (Non Връщане към нула Обръщане). Всеки пакет се предхожда от поле за синхронизация SYNC което позволява да се настройва приемника към предавателя.

Кабелът също има Vbus и GND линия за предаване на захранващото напрежение 5 V на устройствата. Напречното сечение на проводниците е избран в съответствие с дължината на сегмента да осигури гарантирано ниво на напрежението на сигнала и доставка.

Допълнително съдържание: