Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
дальнейшего развития компьютерных систем. Добавление внешних скоростных
периферийных устройств продолжает быть ограничением из-за небольших
возможностей портов компьютера. Шина USB (Universal Serial Bus) является
промышленным расширением архитектуры компьютеров PC. USB - быстрый,
двунаправленный, дешевый, динамически подключаемый последовательный
интерфейс, который совместим с основными требованиями различных платформ
PC.
Основные отличительные особенности архитектуры шины USB:
• легкость в использовании для расширения числа периферийных устройств PC
до 127;
• простота работы для конечного пользователя;
• дешевизна контроллеров, кабелей и оборудования;
• широкие возможности по подключению различных устройств со скоростями
работы в пределах от нескольких Кбит/с до нескольких Мбит/с; поддержка
скоростей передачи 12 Мбит/с и 1,5 Мбит/с;
• полная поддержка для передачи в реальном масштабе времени голоса,
звука, и сжатого видео; при изохронных передачах обеспечивается
гарантируемое требование по быстродействию и малое время оклика;
• П0ДДерживаются как изохронные, так и асинхронные типы передачи данных
по одним и тем же проводам.
совместимость с различными конфигурациями PC и с существующими
интерфейсами операционных систем;
41
ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ
• возможность динамически присоединять, идентифицировать и
реконфигурировать периферийные устройства;
• высокая степень загрузки шины;
• широкий диапазон размеров пакета и встроенное в протокол управление
потоком данных при буферной обработке;
• согласование скоростей передачи данных, размеров буферизируемого пакета
и время отклика;
• встроенный в протокол механизм восстановления при ошибках и обработки
неисправностей. Поддержка обнаружения и отключения отказавших устройств.
Топология USB-шины. Шина USB соединяет USB-устройства с USB-хостом
(host). В любой USB-системе может быть только один хост-контроллер
(Host). На физическом уровне то-пология USB представляется в виде
многоуровневой звезды (рис. 1.11). Устройства USB могут подключаться
непосредственно к хосту, но так как число устройств может быть велико,
предусмотрено подключение через специальные концентраторы (hubs), которые
расположены в центре кахздой звезды. Корневой концентратор (root hub)
обычно интегрирован внутрь хост-системы, чтобы обеспечивать одну или
большее число точек подключения. Кахщый сегмент провода - двухточечное
соединение между хостом и концентратором или функцией, или
концентратором, соединенным с другим концентратором или функцией.
USB-xocr взаимодействует с USB-устройствами через хост-контроллер и
отвечает за:
• обнаружение подключения и удаления USB-устройств;
• управление управляющим (Control) потоком между хостом и USB-
устройствами;
• управление перенумерацией и конфигурирование подключенных USB-
устройств;
• управление потоком данных между хостом и USB-устройствами;
• сбор статистики о состоянии и активности USB-устройств;
• обеспечение подачи питания ограниченной мощности на подключенные USB-
устройства.
Существует два главных класса USB-устройств; устройства-концентраторы и
устройства-функции. Устройства-концентраторы (hubs) обеспечивают
дополнительное присоединение USB-узлов, а устройства-функции (functions)
- подключение функциональ-
Рис. 1.11. Топология USB-шины
ШИНА USB
ных устройств. В одном USB-устройстве могут объединяться возможности
устройств-функций и устройств-концентраторов, для подключения других
функций (рис. 1.12).
Устройство-функция - устройство USB, которое способно передать или
получить данные или управляющую информацию по шине. Функция обычно
выполняется как отдельное периферийное устройство с кабелем, который
подключается в порт концентратора (например, мышь, клавиатура). Каждая
функция содержит информацию о конфигурации, которая описывает ее
параметры и требования к ресурсам. Прежде чем устройство-функция будет
использовано, оно должно быть сконфигурировано хостом. Такая конфигурация
включает в себя распределение пропускной способности USB-шины и выбор
специфических настроек конфигурации функции.
Конечные точки устройства. Каждое логическое устройство USB состоит из
набора независимо функционирующих конечных точек - endpoints (ЕР).
Конечная точка - уникально идентифицируемая часть устройства USB, которая
является конечным пунктом назначения потока связи между программным
обеспечением хоста и устройством USB. Каждая конечная точка создается во
время разработки и имеет свой уникальный идентификатор или номер конечной
точки. Конечные точки находятся в неопределенном состоянии, и к ним
нельзя обратиться, пока они не будут сконфигурированы (за исключением
конечной точки "О"). Комбинация уникального адреса устройства, который
присваивается USB-устройству при подключении его к шине, и номера
конечной точки позволяет однозначно обращаться к каждой конечной точке
внутри USB-устройства.
Каждая конечная точка имеет характеристики, и их необходимо знать
