Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Vestavné mikropočítačové systémy 9. Týden – Datové komunikace III (USB)

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Vestavné mikropočítačové systémy 9. Týden – Datové komunikace III (USB)"— Transkript prezentace:

1 Vestavné mikropočítačové systémy 9. Týden – Datové komunikace III (USB)

2 USB – Universal Serial Bus Zatraceně povedený standnard – komplexní, promyšlený, rozšířený, jednoduchý, elegantní, použitelný, výkonný, … Jednoduché připojování periferií – nativní hot-plug Levné řešení podporující přenos do 480 Mbps Různé typy přenosů přizpůsobené reálným potřebám Sběrnice, ne port – až 127 zařízení Deterministická komunikace (bez kolizí) Počítá s napájením komunikačním kabelem Standardizované konektory, robustní i miniaturní Abyste mohli USB použít ve vlastních konstrukcích, nemusíte nutně vědět, jak funguje… ale pomůže to u zkoušky

3 USB – rychlosti a typy přenosů Rychlostní režimy –low-speed (1,5Mbps) – klávesnice, myši, herní ovladače –full-speed (12Mbps) – audio, komprimované video –high-speed (480Mbps) – pevné disky, video Typy přenosů –řídící – enumerace a konfigurace sběrnice –interrupt – řídce se vyskytující, krátké přenosy (myš, klávesnice), řadič se periodicky dotazuje zařízeních, zda nechtějí provést přenos, zaručená perioda dotazování, zabezpečený přenos –bulk – jednorázový zabezpečený přenos velkého množství dat (tiskárna, scanner) –isochronní – nezabezpečený ale kontinuální přenos dat s danou periodou (real-time audio a video)

4 USB – vlastnosti sběrnice Role –řadič (host) – jeden pro celou sběrnic, řídí sběrnici, provádí enumeraci a konfiguraci zařízení, alokuje logické kanály –rozbočovač (hub) – větví sběrnici a umožňuje připojení více zařízení k řadiči nebo k jinému rozbočovači, lze kaskádovat až na 7 úrovní –zařízení (device) – poskytuje službu (myš, klávesnice, klíčenka, tiskárna, scanner, pevný disk, mobil, fotoaparát apod.), k jednomu řadiči může být připojeno až 127 zařízení řadič kořenový rozbočovač zařízení hub zařízení řadič logické zařízení Fyzická topologie sběrnice Logická topologie sběrnice

5 USB – fyzická vrstva Mechanické vlastnosti –typ A:zásuvka – výstup z řadiče nebo rozbočovače zástrčka – do řadiče nebo rozbočovače –typ B:zásuvka – vstup do zařízení nebo rozbočovače zástrčka – do zařízení nebo rozbočovače –Mini a mikro – použití v přenosných zařízeních, menší rozměry ale i robustnost V 2D+ 3D- 4GN D

6 USB – fyzická vrstva Elektrické vlastnosti –kabel má 4 vodiče, pro full a high speed musí být datový pár kroucený, charakteristická impedance 90  –zařízení je možné napájet datovým kabelem, ale musí mít spotřebu < 500 mA a schopnost přejít do úsporného režimu –klidový stav datového páru (kabel odpojen) je na straně řadiče definován dvěma pull-down rezistory a na straně zařízení jedním pull-up rezistorem –zařízení se identifikuje jako low nebo full speed podle toho, jestli má pull-up rezistor připojen na D+ nebo D-, to také určuje počáteční podmínku pro výpočet NRZI, viz dále pull-up D+pull-up D- low-speed– 1,5k  full-speed 1,5k  –

7 USB – linková vrstva Data se přenáší v paketech Kódování NRZI (Non-Return to Zero Invert) –logické 1 odpovídá setrvání v předchozím stavu –logické 0 odpovídá změna stavu Bit-stuffing – za každou 6. jedničku je vložena 0 kvůli udržení synchronizace Přítomnost stejného potenciálu na obou datových vodičích po dobu dvou bitů (tzv. SE0) signalizuje konec paketu

8 USB – protokol sync – synchronizační sekvence PID – typ paketu CRC – data jsou zabezpečena 16-ti ostatní 5-ti bitovým transakce token paketdata pakethandshake paket syncPID adresa zařízení číslo endpointu CRCsyncPIDCRCdatasyncPID PID 0 PID 1 PID 2 PID 3 PID 0 PID 1 PID 2 PID 3

9 USB – povinné vlastnosti Odeslat device a configuration descriptor Přijmout příkaz SetAddress Přijmout příkaz SetConfiguration Provést vlastní reset když SE0 trvá déle než 10 ms Přijmout data pomocí posloupnosti OUT a DATA

10 USB – typy paketů Token pakety –řídí provoz na sběrnici – hlavně směr –SOF (Start Of Frame) – indikuje začátek 1 ms rámce –IN – přenos dat od zařízení do řadiče –OUT – přenos dat od řadiče do zařízení –SETUP – signalizuje start řídícího procesu Data –aplikační vrstva vnímá USB sběrnici jako „trubku“ dat od jednoho endpointu ke druhému –datové pakety nejsou sběrnicí interpretovány, pouze se přenáší Handshake –zabezpečení přenosu a řízení toku (brždění) –ACK – kladné potvrzení, oznámení o správném doručení dat –NAK – záporné potvrzení, většinou signalizuje, že data nemohou být přijata

11 USB – implementace USB hub – dostupné jednoúčelové integrované obvody USB zařízení – dostupné převodníky (např. od fy FTDI) –Převodník USB  UART (FT232R) –Převodník USB  FIFO (FT245R) USB řadič –embedded procesory, který mají integrovaný USB řadič –nemusí se řešit celé řízení sběrnice –řadič hlásí nově zjištěná zařízení –mechanismus virtuálních kanálů (pipes), pro příjem a odeslání dat

12 USB – příklad zapojení FT232R

13 USB – příklad zapojení FT245R

14 USB 3.0 Vydána v roce 2008, reálně v prodeji kolem roku 2010 Přínosy –přenosová rychlost až 5Gbis/s –dual-simplex (=duplex) –nově zaveden asynchronní přenosový režim –paketový tok je směrován –vylepšené řízení spotřeby Co za to? –propojovací kabel má 8 vodičů – 2 pro napájení, 2 pro USB 2.0 a 2x2 pro super-speed –nové konektory, složitější, ale zpětně kompatibilní

15 USB 3.0 – propojovací kabel

16 USB 3.0 – konektory zařízení USB 2.0 bude v řadiči USB 3.0 fungovat, obráceně nikoliv Nové konektory obsahují původní piny + nové Standard-A Standard-B


Stáhnout ppt "Vestavné mikropočítačové systémy 9. Týden – Datové komunikace III (USB)"

Podobné prezentace


Reklamy Google