Система USB
ВВЕДЕНИЕUSB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) является промышленным стандартом расширения архитектуры РС, ориентированным на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Спецификация USB 1.0 была опубликована в январе 1996.Архитектура USB определялась следующими критериями:° Легко реализуемое расширение периферии РС° Дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Мбит/с.° Полна поддержка в реальном времени передачи аудио и сжатых видео данных.° Гибкость протокола для смешанной передачи изоморфных данных и асинхронных сообщений° Интеграция в технологию выпускаемых устройств.° Доступность в РС всех конфигураций и размеров.° Открытие новых классов устройств, расширяющих РС.С точки зрения пользователя привлекательны такие черты USB:° Простота кабельной системы подключений.° Изоляция подробностей электрических подключений от пользователя.° Самоидентифицирующаяся периферия, автоматическая связь устройств с драйверами и конфигурирование.° Возможность динамического подключения и реконфигурирования периферии.СТРУКТУРА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИСТЕМЫ USBUSB обеспечивает обмен данными между хост-компьютером и множеством одновременно доступных периферийных устройств. Распределение пропускной способности шины между подключенными устройствами планируется хостом и реализуется им с помощью посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств - динамическое ("горячее") подключение и отключение.° Устройства (Device) USB могут являться хабами, "функциями" или их комбинацией.° Хаб (Hub) обеспечивает дополнительные точки подключения устройств к шине.° "Функции" (Function) USB предоставляют системе дополнительные возможности - например подключение к ISDN, цифровой джойстик. акустические колонки с цифровым интерфейсом и т.д.Устройство USB должно иметь интерфейс USB, обеспечивающий поддержку протокола USB, выполнение стандартных операций(конфигурирование и сброс) и стандартное представление информации, описывающей устройство. Многие устройства, подключаемые к USB, имеют в своем составе и "функции" и хабы.Работой всей системы USB управляет хост-контроллер. являющийся программно-аппаратной подсистемой хост-компьютера.Физическое соединение устройств осуществляется по топологии многоярусной звезды. Центром каждой звезды является хаб, каждый кабельный сегмент соединяет две точки - хаб с другим хабом или хаб с функцией. В системе USB имеется только один хост-контроллер, расположенный в вершине пирамиды устройств и хабов USB. Хост-контроллер интегрируется с корневым хабом( root hub), обеспечивающим одну или несколько точек подключения - портов. Контроллер USB, входящий в состав чипсетов многих современных системных плат обычно имеет двухпортовый хаб.Логически устройство подключенной к любому хабу и сконфигурированное может рассматриваться как подключенное напрямую к хост-контроллеру."Функции" представляют собой устройства USB, способный принимать или передавать данные или управляющую информацию по шине. Физически в одном корпусе может быть несколько "функций" со встроенным хабом обеспечивающим их подключение к одному портуКаждая "функция" предоставляет конфигурационную информацию, описывающую его возможности и требования к ресурсам. Перед использованием функция должна быть сконфигурирована хостом - ей должна быть выделена полоса в канале выбраны специфические опции конфигурации.Хаб - ключевой элемент системы Plug-and-Play в архитектуре USB. Хаб является кабельным концентратором, точки подключения называются портами хаба. Каждый хаб преобразует одну точку подключения в их множество. Архитектура подразумевает возможность соединения нескольких хабов.У каждого хаба имеется один восходящий порт( upstream port), предназначенный для подключению к хосту и ли к хабу верхнего уровня. Остальные порты являются являются нисходящими(downstream) и предназначены для подключения функций и хабов нижнего уровня. Хаб может распознать подключение или отключение устройств к этим портам и управлять подачей питания на их сегменты. Каждый из этих портов индивидуально может быть разрешен или запрещен и сконфигурирован на полную или ограниченную скорость обмена. Хаб обеспечивает изоляцию сегментов с низкой скоростью от высокоскоростных.Хабы могут иметь возможность управления подачей питания на нисходящие порты, предусмотрена управляемая установка ограничения на ток, потребляемый каждым портом.Система USB разделяется на три уровня с определенными правилами взаимодействия. Устройство USB делится на интерфейсную часть, часть устройства и функциональную часть. Хост тоже делится на три части - интерфейсную, системную и ПО устройства. Каждая часть отвечает только за определенный круг задач, взаимодействие между ними показано на рисунке 1.1.Рис 1.1. - Взаимодействие компонентов USB1. Физическое устройство USB - устройство на шине, выполняющее функции, интересующие пользователя.2. Client SW - программное обеспечение, соответствующее конкретному устройству , исполняемое на хост-компьютере. Может являться составной частью ОС или специальным продуктом.3. USB System SW - системная поддержка USB операционной системой, независимая от конкретных устройств и клиентского ПО.USB Host Controller - аппаратные и программные средства, обеспечивающие подключение устройств USB к хост-компьютеру.ФИЗИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙСИнформационные сигналы и питающее напряжение 5В передаются по четырехпроводному кабелю. Для сигнала используется дифференциальный способ передачи по двум проводам D+ и D-. Уровни сигналов передатчиков в статическом режиме должны быть ниже 0.3 В( низкий уровень) или выше 2.8 В (высокий уровень). Приемники должны выдерживать входное напряжение в пределах -0.5...+3.8 В. Передатчики должны иметь возможность перехода в высокоимпедансное состояние для обеспечения двунаправленной полудуплексной передачи данных по одной паре проводов.Передача по двум проводам не ограничивается лишь дифференциальными сигналами. Кроме дифференциального приемника, каждое устройство имеет и линейные приемники сигналов D+ и D- , а передатчики этих линий управляются индивидуально. Это позволяет различать множество состояний линии, используемых для организации аппаратного интерфейса. Состояния Diff0 и Diff1 определяются по разности потенциалов на линиях D+ и D- более 200 мВ при условии, что на одной из них потенциал выше порога срабатывания VSE. Состояние, при котором на обоих входах D+ и D- присутствует низкий уровень называется линейным нулем (SE0 - single-ended zero). Интерфейс определяет следующие состояния:° Data J State и Data K State - состояния передаваемого бита ( определяются через состояния Diff0 и Diff1).° Idle State - пауза на шине.° Resume State - сигнал "пробуждения" для вывода устройства из спящего режима.° Start of Packet (SOP) - начало пакета( переход из "Idle" в "K").° End of Packet (EOP) - конец пакета.° Disconnect - устройство отключено от порта.° Connect - устройство подключено к порту.
Другие файлы:
Анатомический атлас человеческого тела. В трех томах
Описание:Том 1. Костная система · Суставная система · Мышечная системаТом 2. Внутренние органы · Внутрисекреторные железы · СердцеТом 3. Нервная систе...
Система питания карбюраторного двигателя
Наименование горючей смеси для режимов работы двигателя. Назначение, устройство и работа карбюратора. Система пуска холодного двигателя. Система холос...
Избирательная система и ее особенности в России
Мажоритарная система. Система единственного непередаваемого голоса. Кумулятивный вотум. Система пропорционального представительства политических парти...
Авиационный турбовинтовой двигатель АИ-24 2й серии. Техническое описание.
Общие данные. Конструкция. Система смазки. Топливная система и система регулирования. Электроагрегаты. Воздушный винт и система управления винтом. Зап...
Система смазки двигателя
Система смазки ЗИЛ-130: масляные шестеренчатые насосы, масляные фильтры, система вентиляции картера. Система смазки ГАЗ-33021: система смазки двигател...
