Vytvoril: Pavel Novák Preložil a upravil:Michal COPKO

Prezentace na téma: "Vytvoril: Pavel Novák Preložil a upravil:Michal COPKO"— Transkript prezentace:

1 Vytvoril: Pavel Novák Preložil a upravil:Michal COPKO
USB Vytvoril: Pavel Novák Preložil a upravil:Michal COPKO

2 Parametre sériové rozhranie (šírka 1b)
rýchlosť 1.5, 12, 480, 4800 Mbps Max. vzdialenosť zariadení: 5 m možnosť napájania z konektora max. počet zariadení: 127 podpora plug&play: áno podpora hotplugging: áno externá: áno zdieľané pásmo – viac zariadení = nižšia rýchlosť

3 Konektory Typ A Typ „mini“ Typ B

4 Vývody konektoru Číslo vývodu Význam Farba 1 +5 V červená 2 Data –
biela 3 Data + zelená 4 GND čierna

5 Kábel tienený alebo netienený (pre low-speed, max. dĺžka 3 metre)
dáta sú prenášané krútenou dvojlinkou, napájanie je realizované priamymi káblami tienenie je pripojené len na strane počítača a nikdy nie na strane koncového zariadenia

6 Typy zariadení USB host – môžeme si ho predstaviť ako radič, cez ktorý OS komunikuje so zariadeniami na zbernici USB koncové zariadenie – zariadenia pripojené na zbernicu, ktoré poskytujú svoje prostriedky a pripojenie sa tu končí a ďalej nepokračuje USB rozbočovač (hub) – obsadí jeden USB port ale vytvára ďalšie plnohodnotné porty bez obmedzení (4 alebo 8), môže byť aktívny (s napájaním) alebo pasívny (bez napájania) Kombinované zariadenie – plní funkciu rozbočovača ale aj koncového zariadenia (napr. kombo – scanner, fax, tlačiareň)

7 Verzie USB 1.1 2.0 3.0 Low Speed 1.5 Mbps Full Speed 12 Mbps
prenosová rýchlosť max. 12 Mb/s 2.0 doplnená rýchlejšia vrstva prenosová rýchlosť max. 480 Mb/s 3.0 Zatiaľ najrýchlejší prenos (august 2008) Pripravované na rok Low Speed 1.5 Mbps Full Speed 12 Mbps High Speed 480 Mbps Super Speed 4.8 Gbps

8 Definície rýchlosti zariadení
zariadenia môžu byť pripojené za chodu, je potrebné ich rozpoznať a dohodnúť (určiť) rýchlosť pre komunikáciu zariadenia sa dohodnú prostredníctvom vyslania napätí na dátových vodičoch a sledovania poklesu napätia (najmenší pokles napätia=480Mbps, najväčší pokles napätia=1,5Mbps)

9 Prenos dát neprenáša sa hodinový signál
kódovanie NRZI (zmena signálu označuje 0, nemenný signál 1) bit stuffing (ak je za sebou vysielaných šesť 1, automaticky sa vloží medzi ne 0 aby nedošlo k rozsynchronizovaniu) dátové vodiče prenášajú vzájomne negovaný signál (zníženie vplyvu rušení)

10 Kódovanie 0 – zmena úrovne napätia 1 – ponechanie úrovne napätia
Na začiatku prenosu sa vysiela tzv. sync-byte

11 Bit Stuffing príjemca sa synchronizuje podľa dát  je nutné zaistiť dostatočný počet zmien za určitý čas po každých 6-tich jednotkách je vložená nula príjemca nuly naviac odstraňuje paket obsahujúci viac ako 6 jedniček za sebou je ignorovaný

12 Napájanie hub dodáva 4.75 – 5.25 V, max. pokles o 0.35 V
zariadenie môže mať max. odber 100 mA zariadenie môže požiadať až o 500 mA, ale len ak je takéto zaťaženie možné od zdroja zariadenie si môže požiadať o presné napájanie hub napájaný po zbernici je schopný dodávať max. 100 mA / port

13 Architektura max. 7 hubov, max. 127 zariadení
zariadenia komunikujú len pomocou rootu a nesmú komunikovať medzi sebou priamo

14 Typy prenosov I Riadiaci (Control) Prerušované (Interrupt)
Tento typ sa používa pre konfiguráciu zariadení najmä hneď po pripojení Prerušované (Interrupt) vhodné pro zařízení, která chtějí trvale přenášet málo dat (myš, klávesnice). Dáta musia byť prenesené do nejakej doby od vzniku požiadavky a s minimálnou garantovanou rýchlosťou prenosu.

15 Typy prenosov II Hromadný (Bulk)
Požiadavky na prenos dát prichádzajú nepravidelne a väčšinou sa jedná o veľké množstvá dát. Nejedná sa o časovo kritické operácie – majú nízku prioritu. Využíva sa ostávajúca maximálna možná kapacita zbernice vhodné pre zariadenia ako skener, tlačiareň

16 Typy prenosov III Izochrónne prenosy (Isochronous)
Používa sa pre prenos súvislých dát, ktoré sú generované v reálnom čase, musia byť v reálnom čase prenesené a tiež spracované Pri použití tohoto typu prenosu sa vyhradí časť prenosovej kapacity. Typickým príkladem je prenos hlasu, kedy sa dáta nemôžu nijako urýchliť ani opozdiť. Pri tomto type prenosu sa chyby neopravujú.

17 Pripojenie nového zariadenia k USB
Koreňový rozbočovač (root) rozpozná pripojenie nového zariadenia –tento fakt preruší činnosť OS (opakovane sa testuje, či bolo pripojené nejaké zariadenie). OS rozpozná, o aké zariadenie ide a akú šírku pásma bude potrebovať. Ak je šírka pásma, ktorú zariadenie požaduje, je k dispozícii, pridelí OS tomuto novopripojenému zariadeniu jednoznačnú adresu (1 – 127). Túto adresu a ďalšie informácie OS vloží do konfiguračných registrov pripojeného zariadenia.

18 Adresovanie zariadení na zbernici USB
Koreňový rozbočovač komunikuje s procesorom cez systémovú zbernicu (FSB). Koreňový rozbočovač komunikuje tiež súčasne so všetkými pripojenými zariadeniami. Každé zariadenie na zbernici USB má jednoznačnú 7 bitovú adresu. Tá to adresa je lokálna v strome USB a nemá žiadny vzťah k adrese, s ktorou sa pracuje na zbernici počítača. Po zapnutí zariadenia USB alebo jeho pripojení na USB má toto zariadenia adresu 0. Rozbočovač rozpozná, že bolo pripojené nové zariadenie a túto informáciu si uchová.

19 Ak sa počítač dozvie o novom zariadení vykoná toto:
Počítač sa periodicky pýta jednotlivých rozbočovačov na ich stav. Takto rozpozná, či bolo pridané ďalšie zariadenie. Ak sa počítač dozvie o novom zariadení vykoná toto: resetuje zariadenia opýta sa zariadenia na jeho údaje nakonfiguruje zariadenie pridelí zariadeniu jednoznačnú adresu (1-127) tieto údaje uloží do tabuľky zariadení Po vykonaní týchto činností je zariadenie pripojené. Odpojenie zariadenia – počítač vymaže údaje o zariadení zo svojich konfiguračných tabuliek.

20 Štruktúra dát Štruktúra paketu: synchronizačný byte: 0000 0001
PID – packet ID špecifické informácie z paketu (adresy, dáta a pod.) CRC – kontrola správnosti prenosu (16 bitov pre dátové pakety, 5 bitov pre ostatné) koniec paketu

21 PID identifikátor paketu (packet identifier - PID) – 4 bity určujú jeden zo 16 typov paketu PID obsahuje 4 bity, vysielané 2x (priama hodnota, potom negovaná) čo umožňuje kontrolu správneho príjmu PID.

22 Typy USB paketov Po synchronizácii sa po D+ a D- vodičoch prenášajú 8 bitové pakety od LSB po MSB Handshake pakety – posielajú sa v nich riadiace správy (potvrdzovanie prijatia, zamietnutie prijatia, ...) Token pakety – definujú typ prenosu (začiatok dátového prenosu, k hostiteľovi, od hostiteľa, začiatok riadiaceho prenosu) Dátové pakety – samotné dáta Preambulové pakety – prepínanie rýchlosti na zbernici

23 Riadiace pakety označované ako token pakety
slúžia pre riadenie prenosu dát po USB kanáli časti token paketu: ADDR – adresa zariadenia ENDP – koncový bod (adresa dátového kanála pre dané zariadenie – jedno zariadenie môže nadviazať viac kanálov) CRC – Cyclic Redundancy Check (2 slabiky cyklické kontroly),

24 Dátové pakety Datový paket nenesie adresu zariadenia ani koncového bodu. Tieto adresy sa vysielajú v riadiacich paketoch pred dátovým prenosom.

25 USB OTG (On-the-Go) Pri prepojovaní dvoch USB zariadení bez pomoci počítača nebolo do nedávnej minulosti možné takýto prenos uskutočniť Technológie USB OTG zavádza nové štandardy pre takúto komunikáciu Rieši tento problém jednak z hľadiska napájania (jedno zariadenie zabezpečuje napájanie pre druhé) aj z hľadiska prenosu (jedno zariadenie je master-riadi komunikáciu a druhé je slave)

26 Wireless USB Máj 12, 2005 (rev. 1) Zámer: zachovať všetky pozitíva Wired USB = klasicé USB – CUSB (užívateľská jednoduchosť, flexibilita, softvérová kompatibilita, prenosová rýchlosť a bezpečnosť) ale odstrániť káble a rôzne konektory Rozšírenie aplikácií z oblasti PC do segmentu spotrebnej elektroniky a mobilných aplikácií a inde.

27 Vlastnosti WUSB Softvérová kompatibilita s klasickým USB
Šírka pásma 480Mb/s na 3m. S rastúcou vzdialenosťou klesá Škálovateľnosť – možnosť využiť súčasne viacero kanálov a tak zvýšiť šírku pásma až nad 1Gb/s Rozšírený manažment napájania Bezpečnosť – kryptovanie dát Jednoduchosť použitia WUSB huby