Реферат: Система USB
Рис 1.1. - Взаимодействие компонентов USB
1. 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 ИНТЕРФЕЙС
Информационные 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) - конецпакета.
° Disconnect - устройство отключено от порта.
° Connect - устройство подключено к порту.
° Reset - сброс устройства.
Состояния определяются сочетаниями дифференциальных и линейных сигналов, для полной и низкой скоростей состояния Diff0 и Diff1 имеют противоположное назначение. В декодировании состояние Disconnect, Connect и Reset принимается во внимание и время нахождения линий (более 2.5 мс) в определенных состояниях.
Шина имеет два режима передачи. Полная скорость передачи сигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1.5 Мбит/с. Для полной скорости используется экранированная витая пара с импедансом 90 Ом и длиной сегмента до 5 м, для низкой - невитой и неэкранированный кабель при длине сегмента до 3 м. Одна и та же система может использовать оба режима, переключение для устройств осуществляется прозрачно. Низкая скорость предназначена для работы с небольшим количеством устройств, не требующих высокой пропускной способности канала.
Скорость, используемая устройством, подключенным к конкретному порту определяется хабом по уровням сигналов на линиях D+ и D-, смещаемых нагрузочными резисторами R2 приемопередатчиков( рис 2.1, 2.2 ). Сигналы кодируются по методу NRZI ( Non Retur n To Zero Invert ) - при переходе сигнала из 0 в 1 сигнал NRZI не изменяется, а при переходе из 1 в 0 - изменяется на противоположный. Каждому пакету предшествует поле SYNC, позволяющее приемнику настроиться на частоту передатчика.Кроме сигнальной пары кабель имеет линии VBus и GND для передачи питающего напряжения 5В к устройствам.
Рис 2.1 - Подключение полноскоростного устройства
Рис 2.2 - Подключение низкоскоростного устройства
Таблица 2.1. - Назначение выводов разъема USB
| Контакт | Цепь |
| 1 | VCC |
| 2 | -Data |
| 3 | +Data |
| 4 | Ground |
Разъемы для подключения к хабам и для подключения к устройствам различаются механически, что исключает возможность неверного соединения. Для облегчения распознания разъема USB на корпусе устройства ставится обозначение, приведенное на рисунке 2.3.
Рис 2.3. - Обозначение разъема USB
Питание устройства USB возможно как от кабеля так и от собственного блока питания.Хост обеспечивает питанием непосредственно подключенные к нему устройства. Каждый хаб обеспечивает питание устройств, подключенным к его нисходящим портам. USB имеет развитую систему управления энергопотреблением. Хост компьютер может иметь собственную систему управления энергопотреблением, к которой логически подключается одноименная система USB. Программное обеспечение USB взаимодействуя с этой системой поддерживает такие события как приостанов (SUSPEND) или восстановление (RESUME). Кроме того, устройства USB могут сами являться источниками событий, отрабатываемых системой управления энергопотреблением.