الرئيسية / الملاحين / العالمي USB ناقل متسلسل. إطارات حافلة حافلة USB متتالية

حافلة Universal USB المتسلسلة. إطارات حافلة حافلة USB متتالية

يحدد القاموس التوضيحي على أنظمة الحوسبة مفهوم الواجهة (واجهة) كقيم قسم النظامين أو الأجهزة أو البرامج؛ عناصر الاتصال ودارات الرقابة المساعدة المستخدمة لتوصيل الأجهزة. سنتحدث عن الواجهات التي تتيح لك توصيل مجموعة متنوعة من الأجهزة الطرفية وحدات التحكم في أجهزة الكمبيوتر الشخصية (وليس فقط). من خلال طريقة نقل المعلومات، تنقسم الواجهات إلى موازية ومتسقة. في الواجهة الموازية، يتم تعيين جميع أجزاء الكلمة المرسلة (عادة بايت) ونقلها وفقا للأسلاك المتوازية المقابلة بالتوازي في وقت واحد. يستخدم الكمبيوتر هذا تقليديا واجهة Curronics الموازية التي تنفذها منافذ LPT. في الواجهة المتسلسلة، تنتقل البتات من قبل بعضها البعض، عادة سطر واحد. توفر POFF POM PC واجهة تسلسل وفقا لمعايير RS-232C. عند النظر في الواجهات، فإن المعلمة المهمة هي الإنتاجية.

في بنية أجهزة الكمبيوتر الحديثة، أصبحت الإطارات الخارجية التي تعمل على توصيل الأجهزة المختلفة مهمة بشكل متزايد. اليوم يمكن أن يكون، على سبيل المثال، محركات الأقراص الصلبة الخارجية، أجهزة CD-، DVD، الماسحات الضوئية، الطابعات، الكاميرات الرقمية، إلخ.

واجهة تسلسلية تستخدم على نطاق واسع من انتقال البيانات المتزامن وغير المتزامن.

2. تألق USB. خاصية واحدة.

USB الحافلة التسلسلية العالمية - الإطارات المتسلسلة عالمية) هي معيار صناعي لتوسيع هندسة الكمبيوتر، والدمج مع الهتفية والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. تم نشر الإصدار 1.0 في يناير 1996. يتم تحديد بنية USB بواسطة المعايير التالية:

تنفذ بسهولة التوسع في الأجهزة الطرفية للكمبيوتر الشخصي.

حل رخيص يدعم معدل النقل إلى 12 ميغابت في الثانية.

الدعم الكامل في بيانات الفيديو الصوتية والضغط (المضغوط) في الوقت الحقيقي.

مرونة بروتوكول نقل مختلط للبيانات غير المتزامنة والرسائل غير المتزامنة.

التكامل مع الأجهزة المصنعة.

توفر الكمبيوتر الشخصي لجميع التكوينات والأحجام.

توفير واجهة قياسية قادرة على التغلب بسرعة السوق.

إنشاء فئات جديدة من الأجهزة توسيع الكمبيوتر.

من وجهة نظر المستخدم النهائي، فإن ميزات USB التالية جذابة:

نظام سهل الكابلات والاتصالات.

إخفاء تفاصيل الاتصال الكهربائي من المستخدم النهائي.

التحديد الذاتي PU، الاتصالات التلقائية للأجهزة ذات برامج التشغيل والتكوين.

القدرة على توصيل وتكوين PU ديناميكيا.

منذ منتصف عام 1996، يتوفر الكمبيوتر مع وحدة تحكم USB مدمجة تنفذها الشرائح. يتم بالفعل بالفعل المودم، لوحات المفاتيح، الماسحات الضوئية، ومكبرات الصوت، وغيرها من أجهزة I / O مع دعم USB، بالإضافة إلى مراقبين مع محولات USB - يلعبون دور المحاور لربط الأجهزة الأخرى.

هيكل USB.

يوفر USB تبادل البيانات في وقت واحد بين الكمبيوتر المضيف والأجهزة الطرفية المتعددة (PU). يتم تخطيط توزيع عرض النطاق الترددي من الإطار بين PU من قبل المضيف ويتم تنفيذه عن طريق إرسال علامات. تتيح لك الحافلة الاتصال وتكوينها واستخدامها وافتقانها أثناء عمل المضيف والأجهزة نفسها.

فيما يلي نقل حقوق الطبع والنشر من مواصفات مواصفات "مواصفات الحافلات التسلسلية العالمية"، التي نشرتها كومباك، ديسمبر، آي بي إم، إنتل، مايكروسوفت، NEC وشمال تيليكوم. يمكن العثور على معلومات أكثر تفصيلا ومفهمية في:

أجهزة USB (الجهاز) قد تكون محاذاة أو ميزات أو مزيج منها. يوفر HUB (HUB) نقاط اتصال إضافية للحافلة. توفر وظائف USB ميزات النظام الإضافية، مثل الاتصال ب ISDN، عصا التحكم الرقمية، مكبرات الصوت الصوتية مع واجهة رقمية، إلخ. يجب أن يكون لدى USB واجهة USB توفر الدعم الكامل لبروتوكول USB، وأداء العمليات القياسية (التكوين وإعادة تعيين) وتوفير المعلومات التي تصف الجهاز. العديد من الأجهزة المتصلة USB لها في تكوينها وحورها، والوظائف. يتحكم تشغيل نظام USB بأكمله في التحكم في وحدة تحكم المضيف (جهاز التحكم المضيف)، وهو جهاز كمبيوتر مضيف للبرامج والأجهزة.

يتم إجراء الاتصال الجسدي للأجهزة على طوبولوجيا نجمة متعددة المستويات. مركز كل نجمة هو مركز، كل شريحة كابل يربط نقطتين - محور مع محور آخر أو مع وظيفة. يحتوي النظام على وحدة تحكم مضيف واحد (ونحد فقط)، وتقع في الجزء العلوي من هرم الأجهزة والمراكز. يتم دمج وحدة التحكم المضيف مع محور الجذر (محور الجذر)، وتوفير نقاط اتصال واحدة أو أكثر - المنافذ. تحكم USB، وهو جزء من الشرائح، يحتوي عادة على مركز ميناء منفذ مضفي مدمج. منطقيا، قد يتم اعتبار جهاز متصل بأي محور USB وتكوينه (انظر أدناه) متصلا مباشرة بموقع تحكم المضيف.

وظائف هي الأجهزة التي يمكن أن تنقل أو تلقي معلومات البيانات أو التحكم في الحافلة. عادة ميزات منفصلة بو مع كابل متصل بمنفذ المحور. جسديا، قد يكون لحالة واحدة العديد من الوظائف مع محور مدمج، تزويدهم بالاتصال بميناء واحد. هذه الأجهزة المضيفة المشتركة هي محاور مع أجهزة وظيفة متصلة باستمرار.

توفر كل وظيفة معلومات التكوين التي تصف إمكانيات متطلبات PU والموارد. قبل الاستخدام، يجب تكوين الوظيفة من قبل المضيف - يجب إبرازها في القناة وتحديد خيارات التكوين.

أمثلة الوظائف هي:

مؤشرات - الماوس، الكمبيوتر اللوحي، ريشة الضوء.

أجهزة الإدخال - لوحة المفاتيح أو الماسح الضوئي.

جهاز الإخراج - الطابعة، أعمدة الصوت (رقمي).

محول الهاتف ISDN.

Hub عنصر رئيسي لنظام RPR في هندسة USB. المحور هو محور الكابل. وتسمى نقاط الاتصال منافذ المحور. كل محور يحول نقطة اتصال واحدة في مجموعتها. الهندسة المعمارية تتيح اتصال العديد من المحاور.

يحتوي كل محور على منفذ منفذ واحد، مصمم للاتصال بمضيف أو مركز رفيع المستوى. المنافذ المتبقية تنازلا (منافذ المصب) المصممة لربط الوظائف أو مراكز مستوى المستوى الأدنى. يمكن أن يتعرف HUB على اتصال الأجهزة إلى المنافذ أو إيقاف التشغيل منها والتحكم في مصدر الطاقة إلى شرائحهم. يمكن السماح بكل منافذ أو محظورة وتكوينها لإكمال عملية التمثيل الغذائي أو المحدود. يوفر المحور عزلا من قطاعات السرعة المنخفضة من السرعة العالية.

المحاور يمكن أن تتحكم في توفير الموانئ المصب؛ من المتوخى تثبيت قيود حالي يستهلكه كل منفذ.

ينقسم نظام USB إلى ثلاثة مستويات مع بعض قواعد التفاعل. يحتوي جهاز USB على جزء واجهة وجزء من الجهاز والجزء الوظيفي. ينقسم المضيف أيضا إلى ثلاثة أجزاء - واجهة، الجهازية والأجهزة. كل جزء يجتمع فقط من أجل مجموعة معينة من المهام والتفاعل المنطقي والاختصار بينها يوضح الشكل. 7.1.

يتضمن الهيكل قيد الدراسة العناصر التالية:

الجهاز المادي USB هو جهاز في الحافلة التي تؤدي وظائف الاهتمام للمستخدم النهائي.

العميل SW - البرنامج المقابل لجهاز معين يتم تنفيذه على الكمبيوتر المضيف. قد يكون جزءا لا يتجزأ من نظام التشغيل أو منتج خاص.

نظام USB SW - دعم نظام USB، مستقلة عن أجهزة محددة وبرامج العميل.

وحدة تحكم مضيف USB - الأجهزة والبرامج لتوصيل أجهزة USB بجهاز كمبيوتر مضيف.

محاضرة 11. الحافلة التسلسلية Universal USB.

واجهة تسلسلية تستخدم على نطاق واسع من انتقال البيانات المتزامن وغير المتزامن.

2. تألق USB. خاصية واحدة.

تنفذ بسهولة التوسع في الأجهزة الطرفية للكمبيوتر الشخصي.

حل رخيص يدعم معدل النقل إلى 12 ميغابت في الثانية.

الدعم الكامل في بيانات الفيديو الصوتية والضغط (المضغوط) في الوقت الحقيقي.

مرونة بروتوكول نقل مختلط للبيانات غير المتزامنة والرسائل غير المتزامنة.

التكامل مع الأجهزة المصنعة.

توفر الكمبيوتر الشخصي لجميع التكوينات والأحجام.

توفير واجهة قياسية قادرة على التغلب بسرعة السوق.

إنشاء فئات جديدة من الأجهزة توسيع الكمبيوتر.

من وجهة نظر المستخدم النهائي، فإن ميزات USB التالية جذابة:

نظام سهل الكابلات والاتصالات.

إخفاء تفاصيل الاتصال الكهربائي من المستخدم النهائي.

التحديد الذاتي PU، الاتصالات التلقائية للأجهزة ذات برامج التشغيل والتكوين.

القدرة على توصيل وتكوين PU ديناميكيا.

هيكل USB.

أمثلة الوظائف هي:

مؤشرات - الماوس، الكمبيوتر اللوحي، ريشة الضوء.

أجهزة الإدخال - لوحة المفاتيح أو الماسح الضوئي.

جهاز الإخراج - الطابعة، أعمدة الصوت (رقمي).

محول الهاتف ISDN.

المحاور يمكن أن تتحكم في توفير الموانئ المصب؛ من المتوخى تثبيت قيود حالي يستهلكه كل منفذ.

يتضمن الهيكل قيد الدراسة العناصر التالية:

الجهاز المادي USB هو جهاز في الحافلة التي تؤدي وظائف الاهتمام للمستخدم النهائي.

نظام USB SW - دعم نظام USB، مستقلة عن أجهزة محددة وبرامج العميل.

وحدة تحكم مضيف USB - الأجهزة والبرامج لتوصيل أجهزة USB بجهاز كمبيوتر مضيف.

3. واجهة كبيرة

يحدد معيار USB مواصفات الإطارات الكهربائية والميكانيكية. يتم نقل إشارات المعلومات والجهد التوريد 5 V عبر كابل من أربعة أسلاك. يتم استخدام طريقة تفاضلية للإشارات D + و D-for اثنين من الأسلاك. يجب أن تكون مستويات إشارة الارسال في الوضع الثابت أقل من 0.3 فولت (منخفضة) أو أعلى من 2.8 فولت (مستوى عال). يتمكن أجهزة الاستقبال في وضع جهد الإدخال داخل - 0.5 ... + 3.8 V. يجب أن تكون أجهزة الإرسال قادرة على التبديل إلى حالة مقاومة عالية لإرسال نصف دوبلكس ثنائي الاتجاه عبر زوج واحد من الأسلاك.

لا يقتصر انتقال الإرسال عبر أسلاك USB على إشارات التفاضلية. بالإضافة إلى المتلقي التفاضلي، يحتوي كل جهاز على أجهزة استقبال خطية للإشارات D + و D-، ويتم إدارة أجهزة إرسال هذه الخطوط بشكل فردي. يتيح لك ذلك التمييز بين أكثر من حالتين للخط المستخدمة لتنظيم واجهة الأجهزة. يتم تحديد الدول DiffF0 و Diff1 من خلال الفرق في الإمكانات على خطوط D + و D - أكثر من 200 ميغاوين، بشرط على أحدهم المحتملة فوق عتبة العدوى VSE. الحالة التي على كل من المدخلات d + و d- هو مستوى منخفض، يسمى الصفر الخطي (SEO - صفر واحد المنتهية). تحدد الواجهة الدول التالية:

البيانات J State والبيانات المقدمة للدولة - يتم تحديد حالة بت المرسل (أو ببساطة J و K) من خلال حالة Diff0 و Diff1.

حالة الخمول - وقفة على الحافلة.

استئناف الحالة هي إشارة "الصحوة" لإخراج الجهاز من وضع "النوم".

بداية الحزمة (SOP) هي بداية الحزمة (الانتقال من حالة الخمول في ك).

نهاية الحزمة (EOP) هي نهاية الحزمة.

افصل - يتم تعطيل الجهاز من المنفذ.

الاتصال - الجهاز متصل بالمنفذ.

إعادة تعيين - إعادة تعيين الجهاز.

يتم تحديد الدول بمجموعات من الإشارات التفاضلية والخطية؛ لسرعات كاملة ومنخفضة من دول Diffo و Diff1 لها المهمة المعاكسة.
في فك تشفير حالات قطع الاتصال والاتصال وإعادة التعيين، يتم أخذ وقت اكتشاف خطوط (أكثر من 2.5 مللي ثانية) في حظر بعض الدول في الاعتبار.

يحتوي الإطارات على وسائط ناقل الحركة. معدل نقل إجمالي إشارات USB هو 12 ميغابت في الثانية، منخفضة - 1.5 ميغابت في الثانية. للحصول على سرعة كاملة، يتم استخدام زوج ملتوي محمي بمعاوقة قدره 90 أوم وطول القطاع يصل إلى 5 أمتار، بالنسبة للكابلات غير الموحدة منخفضة المستوى يصل إلى 3 م. الكابلات والأجهزة ذات السرعة المنخفضة أرخص من ارتفاع -سرعة. يمكن أن يستخدم نفس النظام في وقت واحد كلا الوضعين؛ التبديل للأجهزة شفافة.

تم تصميم سرعة منخفضة للعمل مع عدد صغير من PU، والتي لا تتطلب سرعة عالية. يتم تحديد السرعة المستخدمة من قبل الجهاز المتصل بمنفذ معين من قبل المحور على مستويات الإشارة.

على خطوط D + و D- النازحون مع أجهزة الإرسال والاستقبال R2 (انظر الشكل 7.2 و 7.3)

من عند
يتم تشفير مزامنة Ignala جنبا إلى جنب مع بيانات NRZI (عدم العودة إلى Zero Inver)، فإن عمليةها توضح الشكل. 7.4. يسبق كل حزمة حقل مزامنة مزامنة تسمح بضبط جهاز الاستقبال إلى تكرار المرسل. يحتوي الكابل أيضا على خطوط VBUS و GND لنقل الجهد التوريد 5 إلى الأجهزة.

يتم تحديد المقطع العرضي الموصل وفقا لطول الجزء لتوفير مستوى إشارة مضمون وجهد العرض. يحدد المعيار نوعين من الموصلات (انظر الجدول 7.1 و FIG. 7.5).

رديئة يتم استخدام Assocks مثل "A" للاتصال بمركز (موصل Upstream). يتم تثبيت المقابس على الكابلات التي لا يتم فصلها من الأجهزة (على سبيل المثال، لوحة المفاتيح، الماوس، إلخ). يتم تثبيت الأعشاش على مراكز المنافذ الهبوطية (منفذ المصب). يتم تثبيت موصلات "B" (موصل المصب) على الأجهزة التي يمكن من خلالها قطع كبل الاتصال (الطابعات والماسحات الضوئية). يتم تثبيت الاستجابة (الشوكة) على كبل الاتصال، والإنهاء المقابل له مكون من نوع "A".

أنواع الموصلات "A" و "B" تختلف ميكانيكيا (الشكل 7.5)، والتي تزيل اتصالات حلقة غير مقبولة من موانئ المحاور. أربعة موصلات الاتصال لديها مفاتيح تستبعد اتصال غير صحيح. يوفر تصميم الموصل اتصالا لاحقا وفصيلا مبكرا لدوائر الإشارات مقارنة بالزدالة. للتعرف على موصل USB على علبة الجهاز، يتم تعيين التعميز الرمزي القياسي.

رديئة
iP. 7.5. مآخذ USB: نوع "A"، B - النوع "في"، في التعيين الرمز الرمزي

أجهزة USB ممكنة من الكابل (الأجهزة التي تعمل بالحافلة) أو من وحدة إمدادات الطاقة الخاصة بها (الأجهزة ذاتية التشغيل). يوفر المضيف القدرة على اتصال PU مرتبط به مباشرة. يوفر كل مركز، بدوره، الطاقة للأجهزة المتصلة بالموانئ الهائلة. مع وجود بعض القيود من طوبولوجيا، يسمح باستخدام مراكز التغذية من الإطارات. في التين. 7.6 مثال هو نظام اتصال جهاز USB.

هنا لوحة المفاتيح والقلم والماوس يمكن أن تأكل من الإطارات.

يدعم USB كلا من أوضاع الاتصال أحادية الاتجاهات ثنائية الاتجاه. يتم تحويل نقل البيانات بين المضيف ونقطة نهاية الجهاز. قد يحتوي الجهاز على نقاط نهاية متعددة، يتم تعيين التواصل مع كل منها (قناة) بشكل مستقل.

يعترف بنية USB بأربعة أنواع بيانات أساسية:

نقل التحكم المستخدمة في تكوين أثناء الاتصال و أثناء التشغيل لإدارة الأجهزة. يوفر البروتوكول تسليم البيانات المضمونة. لا يتجاوز مجال بيانات الطرود عنصر التحكم 64 بايت بأقصى سرعة و 8 بايت على الأقل.

إكمال الإرسال (نقل البيانات بالجملة) حزم كبيرة نسبيا دون متطلبات قاسية لتسليم وقت التسليم. الترجمات تحتل النطاق الترددي الحافلة فضفاضة بأكملها. تحتوي الحزم على حقل بيانات بحجم 8 أو 16 أو 32 أو 64 بايت. أولوية هذه التروس هي الأدنى، ويمكن إيقافها مع تحميل حافلة كبيرة. يسمح فقط بمعدل نقل كامل.

المقاطعة (المقاطعة) قصيرة (تصل إلى 64 بايت بأقصى سرعة، ما يصل إلى 8 بايت على الأقل) من الأحرف أو الإحداثيات المدخلة. يتمتع المقاطعات بحرف عفوي ويجب أن يخدموا أبطأ من يتطلب الجهاز. يتم تعيين المهلة الزمنية للخدمة في نطاق 1-255 مللي ثانية للسرعة الكاملة و 10-255 مللي ثانية - منخفضة.

التحويلات غير المتزامنة (التحويلات غير المتزامنة) - عمليات الإرسال المستمرة في الوقت الفعلي، والتي تشغل جزءا متفق عليه مسبقا من عرض النطاق الترددي الإطارات ووجود تأخير التسليم المحدد. في حالة اكتشاف الأخطاء، يتم نقل البيانات المتزامنة دون تكرار - يتم تجاهل الحزم غير صالحة. مثال - انتقال الصوت الرقمي. يتم تحديد الإنتاجية بمتطلبات جودة النقل، ويمكن أن يكون تأخير التسليم أمرا بالغ الأهمية، على سبيل المثال، عند تنفيذ المؤتمرات الهاتفية.

ينقسم عرض النطاق الترددي بين جميع القنوات المثبتة. يتم إصلاح الشريط المحدد بواسطة القناة، وإذا كان إعداد قناة جديدة يتطلب مثل هذه النطاق لا يصلح إلى التوزيع الموجود بالفعل، فسيتم رفض القناة لتحديد القناة.

تنص بنية الاستخدام على التخزين المؤقت الداخلي لجميع الأجهزة، ويتطلب النطاق الترددي الأكبر جهازا، كلما كان يجب أن يكون المخزن المؤقت أكثر. يجب أن يوفر USB تبادلا في هذه السرعة بحيث لم يتجاوز تأخير البيانات في الجهاز الناجم عن التخزين المؤقت عدة مللي ثانية.

يتم تصنيف الإرسال غير المتزامنين وفقا لطريقة مزامنة نقاط النهاية - المصادر أو مستلمي البيانات - مع النظام: تميز فئات الأجهزة غير المتزامنة والمتزامنة والتكيفية، كل منها يتوافق مع نوع قناة USB الخاصة به.

بروتوكول

تتكون جميع التبادلات (المعاملات) عبر USB من ثلاث حزم. يتم التخطيط لكل معاملة وتبدأ في مبادرة وحدة التحكم، والتي ترسل حزمة Arker (حزمة الرمز المميز). يصف نوع واتجاه الإرسال وعنوان USB ورقم نقطة النهاية. في كل معاملة، من الممكن استبدالها فقط بين الجهاز المحلول (نقطة النهاية) والمضيف. يتعرف الجهاز الموجه مع العلامة عن عنوانه ويستعد للتبادل. ينقل مصدر البيانات (الذي يعرفه العلامة) حزمة بيانات (أو إخطار عدم وجود بيانات مخصصة للإرسال). بعد تلقي الحزمة بنجاح، يرسل جهاز استقبال البيانات حزمة تأكيد (حزمة المصافحة).

يوفر تخطيط المعاملات قنوات البث. عند مستوى الأجهزة، باستخدام فشل معاملات (NACK) مع شدة نقل غير صالحة يمنع المخازن المؤقتة من تجاوز الفضيل من أعلى وتحت. يتم إعادة إرسال علامات المعاملات المرفوضة إلى الوقت المجاني للإطارات. تتيح لك إدارة التدفق التخطيط بمرونة الحفاظ على تدفقات البيانات غير المتجانسة المتزامنة.

تأكد من مقاومة الخطأ خصائص USB التالية:

إشارات عالية الجودة التي تحققت بسبب أجهزة الاستقبال / المرسلات التفاضلية والكابلات المحمية.

حماية مجالات التحكم ورموز CRC البيانات.

اكتشاف الاتصال وتعطيل الأجهزة وتكوين الموارد على مستوى النظام.

بروتوكول مجموعة ذاتية مع مهلة عند فقدان الحزم.

التحكم في التدفق لضمان اسيوشونيزية والتحكم في أجهزة التحكم في الأجهزة.

استقلال الوظائف من التبادلات غير الناجحة مع وظائف أخرى.

للكشف عن أخطاء الإرسال، تحتوي كل حزمة على حقول التحكم في رموز CRC التي تتيح لك اكتشاف جميع الأخطاء الفردية والمزدوجة. كشف أجهزة نقل الأجهزة، وينتج وحدة التحكم تلقائيا محاولة نقل ثلاث مرات. إذا لم تنجح التكرار، فسيتم إرسال رسالة الخطأ إلى برنامج العميل.

أجهزة USB - وظائف ومراكز

تتيح لك إمكانيات حافلة USB استخدامها لتوصيل مجموعة متنوعة من الأجهزة. لا تلمس الخصائص "المفيدة" الخاصة بو، سنركز على جزء واجهة المرتبطة بالحافلة USB. يجب أن تدعم جميع الأجهزة مجموعة العمليات المشتركة المدرجة أدناه. اتصال ديناميكي وإغلاق. يتم تعقب هذه الأحداث من قبل محور تقارير تحكم مضيف حولها وإعادة ضبط الجهاز المتصل. يجب أن يستجيب الجهاز بعد إشارة إعادة الضبط إلى عنوان صفر، في حين أنه لم يتم تكوينه وليس معلقا. بعد تعيين العنوان الذي تكون وحدة تحكم المضيف مسؤولة، يجب أن يستجيب الجهاز فقط لعنوانه الفريد.

تكوين الأجهزة التي يؤديها المضيف ضروري لاستخدامها. بالنسبة للتكوين، عادة ما يتم استخدام المعلومات من الجهاز نفسه. قد يحتوي الجهاز على العديد من الواجهات، كل منها يتوافق مع نقطة النهاية الخاصة به الذي يمثل الوظيفة المضيفة للجهاز. قد تحتوي الواجهة في التكوين على مجموعات خصائص بديلة؛ يتم دعم مجموعة المجموعات من قبل البروتوكول. لدعم برامج التشغيل التكيفية، تحتوي واصفات الجهاز والواجهات على حقول فئة، فئة فرعية وبروتوكول.

يمكن أن يكون نقل البيانات من قبل أحد الأنواع الأربعة من العتاد (انظر أعلاه). بالنسبة إلى نقاط النهاية السماح بأنواع مختلفة من عمليات الإرسال، يتوفر واحد منهم فقط بعد التكوين.

إدارة الطاقة هي وظيفة USB متطورة للغاية. بالنسبة للأجهزة التي تتغذى على الإطارات، تكون الطاقة محدودة. يجب أن لا يستهلك أي جهاز عند الاتصال حارا من حافلة تتجاوز 100 مللي أمبير. يتم الإعلان عن التيار التشغيلي (لا يزيد عن 500 مللي أمبير) في التكوين، وإذا كان المحور لا يمكنه توفير الجهاز الحالي المطالب به، فلن يتم تكوينه، وبالتالي لا يمكن استخدامه.

يجب أن يدعم جهاز USB التعليق (الوضع المعلق)، حيث لا يتجاوز المستهلك الحالي 500 ميكرة. يجب تعليق الجهاز تلقائيا عند إنهاء نشاط الحافلات.

يسمح Remote Wakeup بجهاز معلق بإرسال إشارة إلى لحورات Hostcomputener، والتي يمكن أن تكون أيضا في حالة معلقة. يتم وصف إمكانية الصحوة عن بعد في تكوين الجهاز. عند تكوين، قد يتم حظر هذه الميزة.

يتحول المحور في USB الإشارات وإصدار جهد إمدادات الطاقة، وأيضا يراقب حالة الأجهزة المتصلة بها، وإعلام المضيف حول التغييرات. يتكون المحور من جزأين من وحدة التحكم (وحدة تحكم HUB) والمكرر (مكرر المحور). مكرر مكرر هو مفتاح مدار يربط منفذ الإخراج بالإدخال. لديها إعادة ضبط الدعم وإشارات التعليق. تحتوي وحدة التحكم على سجلات للتفاعل مع المضيف. يتم الوصول إلى السجلات على فرق محددة من المحور. تتيح لك الأوامر تكوين المحور والتحكم في المنافذ الهبوطية ومراقبة حالتها.

يمكن أن تكون موانئ المصب (المصب) في الولايات التالية:

تعمل بالطاقة (تم تعطيل الطاقة) - لا يتم توفير أي طاقة للمنفذ (ربما فقط للمحاور، عبر التغذية). يتم ترجم مخازن الإخراج إلى حالة متوقفة عالية، يتم تجاهل إشارات الإدخال.

غير متصل (غير متصل) - لا ينقل المنفذ إشارات في أي اتجاه، ولكنه قادر على اكتشاف اتصال الجهاز (وفقا لعدم وجود حالة كبار المسئولين الاقتصاديين مقابل 2.5 μs). ثم يذهب المنفذ إلى الحالة المعطلة، وإشارات الإدخال (diffo أو diff1 في حالة الخمول)، فإنه يحدد سرعة الجهاز المتصل.

تعطيل (ممنوع) - ينقل المنفذ فقط إشارة إعادة التعيين (حسب الأمر من وحدة التحكم)، لا ينظر إلى الإشارات من المنفذ (باستثناء الانفصال). عن طريق قطع الاتصال (2.5 μS SEO State)، ينتقل المنفذ إلى حالة قطع الاتصال، وإذا تم اكتشاف إيقاف التشغيل بواسطة مركز "النوم"، فسيتم إرسال وحدة التحكم إشارة استئناف.

ممكن - ينقل المنفذ إشارات في كلا الاتجاهين. وفقا لأمر المراقب أو اكتشاف خطأ الإطار، ينتقل المنفذ إلى الحالة المعطلة، ويتم اكتشاف الانفصال - إلى حالة قطع الاتصال.

مع وقف التنفيذ (مع وقف التنفيذ) - ينقل الميناء إشارة ترجمة إلى حالة توقف ("النوم" ("النوم"). إذا كان المحور في حالة نشطة، فإن الإشارات من خلال المنفذ ليست مفقودة في أي اتجاه. ومع ذلك، فإن محور "النوم" ينظر إلى الإشارات لتغيير حالة المنافذ التي لا مثيل لها، وإطعام إشارات "الصحوة" من الجهاز المنشط حتى من خلال سلسلة مراكز "النوم". يتم تحديد حالة كل منفذ بواسطة وحدة تحكم محور باستخدام سجلات منفصلة. هناك سجل عام تعكس دوراته حقيقة التغييرات في حالة كل منفذ (ثابت خلال eof). يتيح ذلك لوحدة التحكم المضيف معرفة حالة المحور بسرعة، وفي حالة اكتشاف التغييرات في المعاملات الخاصة لتوضيح الدولة.
سيارات - المعالج، حتى على حساب كفاءة العمل باستخدام أخصائييها. تين. 1.2. مركزية النظام ...

الإطارات المتسلسلة عالمية

موصل صغير B ECN: الإخطار الصادر في أكتوبر 2000.
errata منذ ديسمبر 2000: الإخطار الصادر في ديسمبر 2000.
مقاومات سحب / الانسحاب المنسدلة ECN
errata منذ مايو 2002: الإخطار الصادر في مايو 2002.
رابطات واجهة ECN.: الإخطار الصادر في مايو 2003.
- تمت إضافة معايير جديدة لربط واجهات متعددة مع وظيفة جهاز واحدة.
recher recfer ecn.: الإخطار الصادر في أكتوبر 2003.
Unicode ECN.: الإخطار الصادر في فبراير 2005.
- يحدد ECN هذا أنه يتم ترميز السلاسل باستخدام UTF-16LE.
ملحق USB بين رقاقة: الإخطار الصادر في مارس 2006.
مكمل عند الذهاب 1.3: الإخطار الصادر في ديسمبر 2006.
- يتيح لك USB On-the-GO ربط جهازين USB مع بعضهما البعض دون مضيف USB منفصل. في الممارسة العملية، تلعب إحدى الأجهزة دور المضيف لآخر.

USB OTG.

USB 3.0.

USB 3.0 في المراحل النهائية للتنمية. تشارك إنشاء شركات USB 3.0 في الشركات: Microsoft، Texas Instruments، NXP أشباه الموصلات. في مواصفات USB 3.0، ستكون الاتصالات والكابلات من المعيار المحدث متوافقا فعليا وعمليا مع USB 2.0. يحتوي كابل USB 2.0 على أربعة أسطر - زوج لتلقي / نقل البيانات، واحدة - للسلطة وواحدة أخرى - للتأريض. بالإضافة إلى ذلك، يضيف USB 3.0 خمس خطوط جديدة (نتيجة لذلك أصبح الكبل أكثر سمكا بكثير)، ولكن توجد جهات اتصال جديدة بالتوازي فيما يتعلق بالقديمة على صف اتصال آخر. الآن يمكنك بسهولة تحديد الكابل الذي ينتمي إلى إصدار معين من المعيار، فقط النظر في موصله. يزيد مواصفات USB 3.0 من أقصى معدل نقل المعلومات إلى 4.8 جيجابت في الثانية - وهو أمر ذو حجم أكثر من 480 ميغابت في الثانية، والذي يمكن أن يوفر USB 2.0. يفتخر USB 3.0 بمعدل أعلى فقط لنقل المعلومات، ولكن أيضا زيادة القوة الحالية من 500 ماجستير إلى 900 مللي أمبير. من الآن فصاعدا، سيكون المستخدم قادرا على الإطعام فقط من محور واحد أكبر بكثير من الأجهزة، ولكن أيضا الأجهزة نفسها، والتي تم توفيرها مسبقا مع إمدادات الطاقة المنفصلة، \u200b\u200bسوف تتخلص منها.

هنا GND هي سلسلة "الحالة" لتشغيل الأجهزة الطرفية، VBUS - +5 V، وكذلك لدائرة الطاقة. يتم نقل البيانات بواسطة سلك D + و D-D-D-Delival (الولايات 0 و 1 (في مصطلحات الوثائق الرسمية Diff0 و Diff1، على التوالي) يتم تحديد الفرق المحتمل بين خطوط أكثر من 0.2 فولت وتحت الشرط واحدة من الخطوط (D- في حالة DIFF0 و D + مع Diff1) المحتملة بالنسبة إلى GND أعلاه 2.8 V. طريقة النقل التفاضلية هي الرئيسية، ولكن ليس الوحيد (على سبيل المثال، عند التهيئة، الجهاز تقارير المضيف في الوضع المدعوم من الجهاز (السرعة القصوى أو منخفضة السرعة)، وسحب واحدة من بيانات الخطوط إلى V_BUS عبر مقاوم 1.5 كوم (D- لوضع السرعة المنخفضة و D + for وضع السرعة، والأجهزة العاملة في وضع Hi-Speed، تتصرف في هذه المرحلة كجهاز في وضع كامل السرعة). في بعض الأحيان حول الأسلاك هناك متعرجا ليفي للحماية من الضرر البدني ..

USB 3.0 موصل نوع ب

USB 3.0 موصل نوع أ

الكابلات وموصلات USB 3.0

عيوب USB.

على الرغم من أن عرض نطاق الموافقة المسبقة عن علم من USB 2.0 هو 480 ميغابت في الثانية (60 ميغابايت / ثانية)، في الممارسة العملية، توفر عرض النطاق الترددي بالقرب من الذروة، ولا يمكن أن تكون متاحة. يتم تفسير ذلك من خلال تأخير حافلة USB كبيرة إلى حد ما بين طلب نقل البيانات والنقل الفعلي نفسه. على سبيل المثال.

USB و FireWire / 1394

بروتوكول تخزين USB، وهي طريقة نقل الأوامر

بالإضافة إلى ذلك، لم يتم دعم تخزين USB في نظام التشغيل القديم (Windows 98)، وتطلب تثبيت برنامج التشغيل. SBP-2 مدعوم فيها. أيضا في نظام التشغيل القديم (نظام التشغيل Windows 2000)، تم تنفيذ بروتوكول تخزين USB في نموذج مقصول لا يسمح باستخدام وظيفة حرق القرص المضغوط / DVD على محرك أقراص USB متصل، لم يكن لدى SBP-2 من هذه القيود.

يتم توجيه حافلة USB بصرامة، لأن اتصال كمبيوتر أو جهازين محيطين يتطلبان معدات إضافية. يدعم بعض الشركات المصنعة اتصال الطابعة والماسح الضوئي أو الكاميرا والطابعة، لكن هذه التطبيقات مرتبطة بشدة بتصنيع معينة وغير موحدة. لا تخضع حافلة 1394 / Firewire لهذا النقص (يمكنك توصيل 2 كاميرات الفيديو).

ومع ذلك، نظرا لسياسة Apple المرخصة، بالإضافة إلى تعقيد أعلى بكثير من المعدات، فإن 1394 أقل شيوعا، فإن اللوحات الأم للأجهزة المحمولة القديمة لا تحتوي على وحدة تحكم 1394. بالنسبة للأحياء، عادة ما لا يتم العثور على الدعم 1394 أي شيء باستثناء كاميرات الفيديو والمرفقات لمحركات الأقراص الصلبة الخارجية ومحركات الأقراص المضغوطة / قرص DVD.

أنظر أيضا

فايرواير.
transferjet.

مصادر

روابط

أخبار USB (ذلك)
قائمة معرف USB (البائعين والأجهزة والواجهات) (المهندس)

· محاضرة 14. Universal USB ناقل متسلسل.

واجهة تسلسلية تستخدم على نطاق واسع من انتقال البيانات المتزامن وغير المتزامن.

2. تألق USB. خاصية واحدة.

Ø تنفذ بسهولة التوسع في الأجهزة الطرفية للكمبيوتر الشخصي.

Ø حل رخيصة دعم سرعة نقل تصل إلى 12م بت / ثانية.

Ø الدعم الكامل في بيانات الفيديو الصوتية والضغط (المضغوط) في الوقت الحقيقي.

Ø مرونة بروتوكول نقل مختلط للبيانات غير المتزامنة والرسائل غير المتزامنة.

Ø التكامل مع الأجهزة المصنعة.

Ø توفر الكمبيوتر الشخصي لجميع التكوينات والأحجام.

Ø توفير واجهة قياسية قادرة على التغلب بسرعة السوق.

Ø إنشاء فئات جديدة من الأجهزة توسيع الكمبيوتر.

Ø من وجهة نظر المستخدم النهائي، فإن ميزات USB التالية جذابة:

Ø نظام سهل الكابلات والاتصالات.

Ø إخفاء تفاصيل الاتصال الكهربائي من المستخدم النهائي.

Ø التحديد الذاتي PU، الاتصالات التلقائية للأجهزة ذات برامج التشغيل والتكوين.

Ø القدرة على توصيل وتكوين PU ديناميكيا.

هيكل USB.

فيما يلي حقوق الطبع والنشر لترجمة المصطلحات من مواصفات مواصفات "مواصفات الحافلة التسلسلية العالمية"، المنشورةCompaq، DEC، IBM، Intel، Microsoft، NEC وشمال تليكوم وبعد يمكن العثور على معلومات أكثر تفصيلا ومفهمية في:

يتم إجراء الاتصال الجسدي للأجهزة على طوبولوجيا نجمة متعددة المستويات. مركز كل نجمة هو مركز، كل شريحة كابل يربط نقطتين - محور مع محور آخر أو مع وظيفة. يحتوي النظام على وحدة تحكم مضيف واحد (ونحد فقط)، وتقع في الجزء العلوي من هرم الأجهزة والمراكز. يتم دمج وحدة التحكم المضيف مع محور الجذر (محور الجذر)، وتوفير نقاط اتصال واحدة أو أكثر - المنافذ. مراقبU. SB، وهو جزء من الشرائح، عادة ما يكون له مركز ميناء ميناء. منطقيا، قد يتم اعتبار جهاز متصل بأي محور USB وتكوينه (انظر أدناه) متصلا مباشرة بموقع تحكم المضيف.

أمثلة الوظائف هي:

Ø مؤشرات - الماوس، الكمبيوتر اللوحي، ريشة الضوء.

Ø أجهزة الإدخال - لوحة المفاتيح أو الماسح الضوئي.

Ø جهاز الإخراج - الطابعة، أعمدة الصوت (رقمي).

Ø محول الهاتف ISDN.

المحاور يمكن أن تتحكم في توفير الموانئ المصب؛ من المتوخى تثبيت قيود حالي يستهلكه كل منفذ.

يتضمن الهيكل قيد الدراسة العناصر التالية:

Ø الجهاز المادي USB هو جهاز في الحافلة التي تؤدي وظائف الاهتمام للمستخدم النهائي.

Ø العميل SW - البرنامج المقابل لجهاز معين يتم تنفيذه على الكمبيوتر المضيف. قد يكون جزءا لا يتجزأ من نظام التشغيل أو منتج خاص.

Ø نظام USB SW - دعم نظام USB، مستقلة عن أجهزة محددة وبرامج العميل.

Ø وحدة تحكم مضيف USB - الأجهزة والبرامج لتوصيل أجهزة USB بجهاز كمبيوتر مضيف.

3. واجهة كبيرة

Ø البيانات J State والبيانات المقدمة للدولة - يتم تحديد حالة بت المرسل (أو ببساطة J و K) من خلال حالة Diff0 و Diff1.

Ø حالة الخمول - وقفة على الحافلة.

Ø استئناف الحالة هي إشارة "الصحوة" لإخراج الجهاز من وضع "النوم".

Ø بداية الحزمة (SOP) هي بداية الحزمة (الانتقال من حالة الخمول في ك).

Ø نهاية الحزمة (EOP) هي نهاية الحزمة.

Ø افصل - يتم تعطيل الجهاز من المنفذ.

Ø الاتصال - الجهاز متصل بالمنفذ.

Ø إعادة تعيين - إعادة تعيين الجهاز.

على خطوط D + و D- النازحون مع أجهزة الإرسال والاستقبال R2 (انظر الشكل 7.2 و 7.3)

يتم تشفير إشارات المزامنة مع طريقة NRZI (عدم العودة إلى Zero Inver)، فإن تشغيلها توضح الشكل. 7.4. يسبق كل حزمة حقل مزامنة مزامنة تسمح بضبط جهاز الاستقبال إلى تكرار المرسل. يحتوي الكابل أيضا على خطوط VBUS و GND لنقل الجهد التوريد 5 إلى الأجهزة.

يتم استخدام موصلات "A" للاتصال بمركز (موصل Upstream). يتم تثبيت المقابس على الكابلات التي لا يتم فصلها من الأجهزة (على سبيل المثال، لوحة المفاتيح، الماوس، إلخ). يتم تثبيت الأعشاش على مراكز المنافذ الهبوطية (منفذ المصب). يتم تثبيت موصلات "B" (موصل المصب) على الأجهزة التي يمكن من خلالها قطع كبل الاتصال (الطابعات والماسحات الضوئية). يتم تثبيت الاستجابة (الشوكة) على كبل الاتصال، والإنهاء المقابل له مكون من نوع "A".

تين. 7.5. مآخذ USB: نوع "A"، B - النوع "في"، في التعيين الرمز الرمزي

هنا لوحة المفاتيح والقلم والماوس يمكن أن تأكل من الإطارات.

يعترف بنية USB بأربعة أنواع بيانات أساسية:

Ø نقل التحكم المستخدمة في تكوين أثناء الاتصال و أثناء التشغيل لإدارة الأجهزة. يوفر البروتوكول تسليم البيانات المضمونة. لا يتجاوز مجال بيانات الطرود عنصر التحكم 64 بايت بأقصى سرعة و 8 بايت على الأقل.

Ø إكمال الإرسال (نقل البيانات بالجملة) حزم كبيرة نسبيا دون متطلبات قاسية لتسليم وقت التسليم. الترجمات تحتل النطاق الترددي الحافلة فضفاضة بأكملها. تحتوي الحزم على حقل بيانات بحجم 8 أو 16 أو 32 أو 64 بايت. أولوية هذه التروس هي الأدنى، ويمكن إيقافها مع تحميل حافلة كبيرة. يسمح فقط بمعدل نقل كامل.

Ø المقاطعة (المقاطعة) قصيرة (تصل إلى 64 بايت بأقصى سرعة، ما يصل إلى 8 بايت على الأقل) من الأحرف أو الإحداثيات المدخلة. يتمتع المقاطعات بحرف عفوي ويجب أن يخدموا أبطأ من يتطلب الجهاز. يتم تعيين المهلة الزمنية للخدمة في نطاق 1-255 مللي ثانية للسرعة الكاملة و 10-255 مللي ثانية - منخفضة.

Ø التحويلات غير المتزامنة (التحويلات غير المتزامنة) - عمليات الإرسال المستمرة في الوقت الفعلي، والتي تشغل جزءا متفق عليه مسبقا من عرض النطاق الترددي الإطارات ووجود تأخير التسليم المحدد. في حالة اكتشاف الأخطاء، يتم نقل البيانات المتزامنة دون تكرار - يتم تجاهل الحزم غير صالحة. مثال - انتقال الصوت الرقمي. يتم تحديد الإنتاجية بمتطلبات جودة النقل، ويمكن أن يكون تأخير التسليم أمرا بالغ الأهمية، على سبيل المثال، عند تنفيذ المؤتمرات الهاتفية.

بروتوكول

تأكد من مقاومة الخطأ خصائص USB التالية:

Ø إشارات عالية الجودة التي تحققت بسبب أجهزة الاستقبال / المرسلات التفاضلية والكابلات المحمية.

Ø حماية مجالات التحكم ورموز CRC البيانات.

Ø اكتشاف الاتصال وتعطيل الأجهزة وتكوين الموارد على مستوى النظام.

Ø بروتوكول مجموعة ذاتية مع مهلة عند فقدان الحزم.

Ø التحكم في التدفق لضمان اسيوشونيزية والتحكم في أجهزة التحكم في الأجهزة.

Ø استقلال الوظائف من التبادلات غير الناجحة مع وظائف أخرى.

أجهزة USB - وظائف ومراكز

يمكن أن تكون موانئ المصب (المصب) في الولايات التالية:

Ø تعمل بالطاقة (تم تعطيل الطاقة) - لا يتم توفير أي طاقة للمنفذ (ربما فقط للمحاور، عبر التغذية). يتم ترجم مخازن الإخراج إلى حالة متوقفة عالية، يتم تجاهل إشارات الإدخال.

Ø غير متصل (غير متصل) - لا ينقل المنفذ إشارات في أي اتجاه، ولكنه قادر على اكتشاف اتصال الجهاز (وفقا لعدم وجود حالة كبار المسئولين الاقتصاديين مقابل 2.5 μs). ثم يذهب المنفذ إلى الحالة المعطلة، وإشارات الإدخال (diffo أو diff1 في حالة الخمول)، فإنه يحدد سرعة الجهاز المتصل.

Ø تعطيل (ممنوع) - ينقل المنفذ فقط إشارة إعادة التعيين (حسب الأمر من وحدة التحكم)، لا ينظر إلى الإشارات من المنفذ (باستثناء الانفصال). عن طريق قطع الاتصال (2.5 μS SEO State)، ينتقل المنفذ إلى حالة قطع الاتصال، وإذا تم اكتشاف إيقاف التشغيل بواسطة مركز "النوم"، فسيتم إرسال وحدة التحكم إشارة استئناف.

Ø ممكن - ينقل المنفذ إشارات في كلا الاتجاهين. وفقا لأمر المراقب أو اكتشاف خطأ الإطار، ينتقل المنفذ إلى الحالة المعطلة، ويتم اكتشاف الانفصال - إلى حالة قطع الاتصال.

Ø مع وقف التنفيذ (مع وقف التنفيذ) - ينقل الميناء إشارة ترجمة إلى حالة توقف ("النوم" ("النوم"). إذا كان المحور في حالة نشطة، فإن الإشارات من خلال المنفذ ليست مفقودة في أي اتجاه. ومع ذلك، فإن محور "النوم" ينظر إلى الإشارات لتغيير حالة المنافذ التي لا مثيل لها، وإطعام إشارات "الصحوة" من الجهاز المنشط حتى من خلال سلسلة مراكز "النوم". يتم تحديد حالة كل منفذ بواسطة وحدة تحكم محور باستخدام سجلات منفصلة. هناك سجل عام تعكس دوراته حقيقة التغييرات في حالة كل منفذ (ثابت خلال eof). يتيح ذلك لوحدة التحكم المضيف معرفة حالة المحور بسرعة، وفي حالة اكتشاف التغييرات في المعاملات الخاصة لتوضيح الدولة.

تحكم المضيف

يتصل الكمبيوتر المضيف مع الأجهزة من خلال وحدة التحكم. المضيف لديه الواجبات التالية:

Ø اكتشاف توصيل أجهزة USB وتقطيعها؛

Ø مراقبة تدفق التلاعب بين الأجهزة والمضيف؛

Ø إدارة تدفق البيانات؛

Ø جمع الإحصاءات؛

Ø ضمان توفير الطاقة المتصل بو.

Ø يتحكم جهاز التحكم في النظام في تفاعل الأجهزة وبرامجها التشغيلية على الكمبيوتر المضيف للتنسيق:

Ø ترقيم وتكوين الأجهزة؛

Ø نقل البيانات غير المتزامنة؛

Ø نقل البيانات غير المتزامن؛

Ø إدارة الطاقة؛

Ø معلومات إدارة المعلومات ومعلومات الحافلات.

يوفر USB تبادل البيانات بين الكمبيوتر المضيف والأجهزة الطرفية المتعددة (PU). وفقا لمواصفات USB أو الأجهزة والأجهزة قد تكون محاذاة أو وظائف أو تركيبة منها. يوفر جهاز المحور (HUB) نقاط اتصال إضافية فقط إلى الحافلة. يوفر جهاز USB (وظيفة) نظام لوظائف إضافية، مثل الاتصال ب ISDN وعمود التحكم الرقمي والسماعات الصوتية مع واجهة رقمية، إلخ. يظهر الجهاز المجمع (جهاز المركب)، الذي يحتوي على عدة وظائف، كمركز مع عدد قليل من الاتصال أجهزة تكنولوجيا المعلومات. يجب أن يحتوي جهاز USB على واجهة USB توفر دعم USB كامل، وتنفيذ العمليات القياسية (التكوين وإعادة تعيين) وتوفير المعلومات التي تصف الجهاز. يتحكم تشغيل نظام USB بأكمله في التحكم في وحدة تحكم المضيف (جهاز التحكم المضيف)، وهو جهاز كمبيوتر مضيف للبرامج والأجهزة. تتيح لك الحافلة الاتصال وتكوينها واستخدامها وافتقانها أثناء عمل المضيف والأجهزة نفسها. حافلة USB هي مضروبة: الجهاز الرائد الوحيد الذي يتحكم في Exchange هو كمبيوتر مضيف، وجميع الأجهزة الطرفية المرفقة بها مدفوعة بشكل استثنائي. الطوبولوجيا المادية للحافلة USB هي نجمة متعددة الطبقات. Vertex هي وحدة تحكم مضيف، جنبا إلى جنب مع مركز جذر (محور الجذر)، كقاعدة عامة، منفذ مزدوج. المحور هو جهاز الخائن، قد يكون مصدر الطاقة للأجهزة المتصلة به. يجوز لكل منفذ المحور ربط الجهاز الطرفي مباشرة أو المحور الوسيط؛ يعترف الإطارات ما يصل إلى 5 مستويات من محاور متتالية (وليس العد الجذر). نظرا لأن الأجهزة المشتركة داخل نفسها تحتوي على محور، فإن وصلاتها إلى محور الطبقة السادسة غير مقبولة بالفعل. يحتوي كل مركز متوسط \u200b\u200bمنافذ على العديد من منافذ المصب لربط الأجهزة الطرفية (أو المركبات الأساسية) وينفذ واحد في المنبع (المنبع) للاتصال بمركز الجذر أو المنفذ الهبوطي إلى مركز أعلى. الطوبولوجيا المنطقية من USB هو تحكيم النجم: بالنسبة لمضيفات المحور، قم بإنشاء وهم للاتصال المباشر لكل جهاز. على عكس إطارات الإطارات (ISA، PCI، بطاقة PC)، حيث يتفاعل البرنامج مع الأجهزة عن طريق المكالمات إلى خلايا الذاكرة الفعلية، يتم تنفيذ منافذ الإدخال / الإخراج، المقاطعات وقنوات DMA، فإن تفاعل التطبيقات مع أجهزة USB يتم تنفيذها فقط من خلال واجهة البرنامج. يتم توفير هذه الواجهة التي توفر استقلال المراجع إلى الأجهزة بواسطة نظام USB لوحدة تحكم USB.

على عكس حلقات باهظة الثمن المرهقة من الإطارات الموازية عند إطارات SCSI وخاصة مع تنوعها من الموصلات وتعقيد قواعد الاتصال، فإن زراعة كبل USB بسيط وأنيق. يحتوي كبل USB على زوج ملتوي محمي بمعاوقة على 90 أوم لدوائر الإشارة وواحدة غير محمية لامدادات الطاقة (+5 فولت)، طول القطاع المسموح به - ما يصل إلى 5 م. لسرعة منخفضة يمكن استخدامها من قبل الكابلات غير المحمية إلى 3 أمتار (أرخص). لا يجعل نظام كبل USB والموصل أن يكون من الممكن أن يكون مخطئا عندما تكون الأجهزة متصلة (الشكل 13.1، A و B). للتعرف على موصل USB على علبة الجهاز، يتم وضع تعيين رمزي قياسي (الشكل 13.1، ب). يتم تثبيت Jacks of Type "A" فقط على منافذ المحاور المصب أو المقابس من النوع "A" - على حبال الأجهزة الطرفية أو المنافذ المتصاعدة للمركبات. يتم استخدام المقابس والمقابس من النوع "B" فقط للحبال غير المتصلين من الأجهزة الطرفية ومنافذ المنبع من المحاور (من الأجهزة "الصغيرة" - الفئران، لوحات المفاتيح، إلخ. كبلات، كقاعدة عامة، لا يتم فصلها). بالإضافة إلى الموصلات القياسية الموضحة في الشكل 19، يتم استخدام خيارات مصغرة أيضا (الشكل 20، ب، ز، د). توفر HABS والأجهزة القدرة على اتصال "الساخنة" وإغلاقه. لهذا، يوفر الموصلات اتصالا سراذا وفصل دوائر التوريد فيما بعد بالنسبة للإشارة، بالإضافة إلى ذلك، يتم توفير بروتوكول إنذار الجهاز وتعطيل الجهاز. يتم تقديم تعيين استنتاجات موصلات USB في الجدول. 9، يظهر ترقيم الاتصالات في الشكل. 20. جميع كابلات USB "مستقيمة" - سلاسل الموصلات متصلة فيها.

تين. 19. موصلات USB: A - نوع "A"، نوع B - نوع "B"، في - التعيين الرمزي

تين. 20. مآخذ USB: A - النوع "A"، B - نوع "B" القياسي، في، G، D - مصغرة "B"

الجدول 9. تعيين موصل موصل USB

يستخدم الإطارات طريقة تفاضلية لنقل إشارات D + و D- إلى أسلاك. يتم تحديد سرعة الجهاز المتصل بمنفذ معين من قبل مركز محور على طول مستويات الإشارة على الأسطر D + و D- النازحين عن طريق تحميل مقاومات الإرسال والاستقبال: أجهزة منخفضة السرعة "تشديد" إلى مستوى عال من D- خط، مع كامل - د +. يتم تحديد توصيل جهاز HS في مرحلة تبادل معلومات التكوين - جسديا في المرة الأولى التي يجب أن تكون فيها HS متصلا مثل FS. لا يقتصر انتقال الإرسال عبر أسلاك USB على إشارات التفاضلية. بالإضافة إلى المتلقي التفاضلي، يحتوي كل جهاز على أجهزة استقبال خطية للإشارات D + و D-، ويتم إدارة أجهزة إرسال هذه الأسطر بشكل فردي. يتيح لك ذلك التمييز بين أكثر من حالتين للخط المستخدمة لتنظيم واجهة الأجهزة.

يتطلب إدخال السرعة العالية (480 ميغابايت - فقط 2 مرات أبطأ من إيثرنت جيجابت) تنسيقا دقيقا للإرسال والاستقبال وخطوط الاتصالات. في هذه السرعة، يمكن فقط كابل مع زوج ملتوية محمية لخطوط الإشارة. لسرعة عالية، يجب أن تحتوي أجهزة USB على أجهزة وإرسال واستقبال خاص إضافي. على عكس المولدات المحتملة لأوضوئ FS و LS، فإن أجهزة إرسال HS هي مصادر حالية تركز على وجود مقاومات المنهي على كلا خطوط الإشارة.

يتم تحديد معدل نقل البيانات (LS أو FS أو HS) بواسطة المطور المحيطي وفقا لاحتياجات هذا الجهاز. إن تنفيذ سرعات منخفضة للجهاز هو أرخص إلى حد ما (يسهل استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال، ويمكن أن يكون كابل LS كلا زوجين غازي غير محمول). إذا كان في جهاز USB "القديم"، دون تفكير، قم بالاتصال بأي منفذ مجاني لأي محور، ثم في USB 2.0 في وجود أجهزة ومركبات إصدارات مختلفة، ظهرت إمكانيات الاختيار بين التكوينات المثلى غير الأمثل وغير المميزة.

يتم تحديد مراكز USB 1.1 للحفاظ على سرعات FS و LS، يتم تحديد سرعة الجهاز المتصل بالمركز تلقائيا من خلال الفرق في إمكانات خطوط الإشارة. HABS USB 1.1 عند إرسال الحزم هي ببساطة Repaters التي توفر اقتران شفافة للجهاز المحيطي باستخدام وحدة التحكم. يتم استهلاك عمليات الإرسال المنخفضة السرعة بشكل كبير من خلال عرض النطاق الترددي للحافلات المحتملة: خلال الوقت الذي يحتلون فيه الإطارات، يمكن للجهاز عالية السرعة أن ينقل البيانات 8 مرات أكثر. ولكن من أجل تبسيط وتغشن النظام بأكمله، وذهبت هذه التضحيات، ومخطط خطط معاملات المراقب المضيف يتبع توزيع الشريط بين الأجهزة المختلفة.

في المواصفات 2.0، يجب أن تؤخذ سرعة 480 ميغابايت / ثانية من نفسها، ولكن مع هذه النسبة من الأسعار، سوف تبادل FS و LS "تأكل" عرض نطاق ممكن للإطارات دون أي "متعة" (للمستخدم) وبعد أن هذا لا يحدث، واكتساء مراكز USB 2.0 ميزات مفاتيح الحزمة. في حالة توصيل جهاز عالي السرعة (أو محور مشابه) بمنفذ مثل هذا المحور، يعمل المحور في وضع الاسترداد، وتأخذ المعاملة مع الجهاز على HS القناة بأكملها إلى وحدة تحكم المضيف في كل وقت. إذا كان الجهاز أو HUB 1.1 متصل بمنفذ USB 2.0 Hub، فكل جزء من القناة إلى وحدة التحكم، يتم تذكر الحزمة في سرعة HS، في المخزن المؤقت HUB، والجهاز القديم أو Huba موجود بالفعل "أصلية" سرعة FS أو LS. في هذه الحالة، تعقد وظائف وحدة التحكم والمركز 2.0 (بما في ذلك الجذر) معقدة، نظرا لأن المعاملات الموجودة على FS و LS هي تقسيم ومعاملات عالية السرعة يتم تقسيمها بين أجزائها. من الأجهزة القديمة (1.1) الأجهزة والمركز، يتم إخفاء كل هذه الدقيقة، والتي توفر التوافق مع الوراء. من الواضح تماما أن جهاز USB 2.0 سيكون قادرا على تطبيق السرعة العالية، فقط إذا كان على المسار منه إلى وحدة تحكم المضيف (أيضا 2.0) سيتم العثور على Hubs 2.0 فقط. إذا كانت هذه القاعدة مكسورة بينها وبين 2.0 وحدة تحكم ستكون مركزا قديما، فيمكن تثبيت الاتصال فقط في وضع FS. إذا كان مثل هذا الجهاز وبرامج العميل يرضي (على سبيل المثال، بالنسبة للطابعة والماسح الضوئي، فسيتم إرجاء وقت انتظار وقت انتظار أطول فقط)، سيعمل الجهاز المتصل، ولكن رسالة حول التكوين غير الأمثل للاتصالات يظهر. إذا كان ذلك ممكنا، يجب تصحيحه (التكوين)، يمكن إجراء فائدة من تبديل كابلات USB أثناء التنقل. سيتم رفض الأجهزة والبرامج الحاسمة إلى عرض النطاق الترددي للحافلات، في التكوين الخطأ وتتطلب التبديل بشكل قاطع. إذا كان جهاز التحكم المضيف قديم، فسيحذر الوصول إلى جميع مزايا USB 2.0 للمستخدم. في هذه الحالة، سيكون عليك تغيير وحدة تحكم المضيف (تغيير اللوحة الأم أو الحصول على وحدة تحكم بطاقة PCI). تتيح لك وحدة تحكم USB 2.0 وحواسك تحسين عرض النطاق الترددي الإجمالي للإطارات والأجهزة القديمة. إذا كانت أجهزة FS تتصل بمختلف منافذ محور USB 2.0 (بما في ذلك الجذر)، فستكون عرض النطاق الترددي الكلي لنطاق ناقل USB مقارنة بمقدار 12 ميغابت في الثانية في عدة مرات يتم استخدام منافذ محور عالية السرعة.

Hub عنصر رئيسي في نظام PNP في بنية USB. HUB يؤدي العديد من الوظائف:

يوفر الاتصال الجسدي للأجهزة،

تشكيل وتصور

إشارات وفقا لمواصفات الإطارات على

كل من موانئه

يتحكم في جهد العرض ل

منافذ المصب، وتركيب قيود حالي يستهلكها كل منفذ؛

يتتبع حالة الأجهزة المتصلة بها،

إخطار المضيف بالتغييرات؛

بالكشف عن الأخطاء في الحافلة، يؤدي الإجراءات

استعادة وتناول مقاطع الإطارات الخاطئة؛

يوفر اتصال قطاعات الإطارات تعمل على

سرعات مختلفة.

يراقب المحور الإشارات الناتجة عن الأجهزة. قد لا يجوز للجهاز المعيب "الصمت" (فقدان النشاط) أو، على العكس من ذلك، شيء "فقاعة" (babble). تراقب هذه المواقف أقرب HAB إلى الجهاز وستقدم عمليات نقل تصاعدي من هذا الجهاز في موعد لا يتجاوز طول إطار الحدود (Micro). بفضل يقظة المركبات، لن تسمح هذه المواقف بجهاز معيب لمنع الحافلة بأكملها.

يمكن السماح بكل من منافذ المصب أو المحظورة، ويتم تكوينها أيضا إلى عملية التمثيل الغذائي العالي أو الكامل أو المحدود. قد يكون لدى المراكز مؤشرات خفيفة من المنافذ المصب، التي تسيطر عليها تلقائيا (منطق المحور) أو البرامج (وحدة تحكم المضيف). يمكن أن يكون المؤشر زوجا من المصابيح - الأخضر والأصفر (العنبر) أو واحد يؤدي إلى لون متغير. حالة المنفذ هي كما يلي:

لا يلمع - لا يتم استخدام المنفذ؛
الأخضر - التشغيل العادي؛
الأصفر - خطأ؛
blinking الأخضر - يتطلب البرنامج الاهتمام

المستخدم (الاهتمام البرمجيات)؛

وامض الأصفر - تتطلب الصك الانتباه

المستخدم (اهتمام الأجهزة).

تصاعدي (upstream) تم تكوين منفذ المحور وظهر خارجيا كقسم السرعة أو عالية السرعة (ل USB 2.0 فقط). عند توصيل منفذ USB 2.0 Hub يوفر الإنهاء وفقا لنظام FS، يتم ترجمةه إلى وضع HS فقط بواسطة أمر تحكم.

في التين. 13.3 يتم إعطاء متغير من أجهزة الاتصال والمركبات، حيث يكون جهاز USB 2.0 عالي السرعة فقط سوى تدفق الفيديو عن بعد عن بعد دون ضغط. توصيل طابعة وماسح ضوئي USB 1.1 لتفصيل ميناء HABA 2.0، وحتى التبادل منهم بالأجهزة الصوتية، يسمح لهم باستخدام شريط الإطارات 12 ميغابت في الثانية / كل منهما. وبالتالي، من الشريط الإجمالي البالغ 480 ميغابت في الثانية إلى الأجهزة "القديمة" (USB 1.0)، يتم إصدار 3 × 12 \u003d 36 ميغابت في الثانية. في الواقع، من الممكن التحدث عن 48 ميجابت / ثانية، نظرا لأن لوحة المفاتيح والماوس متصلة بمنفذ منفصل لوحدة تحكم مضيف USB 2.0، ولكن هذه الأجهزة "Toasting" فقط منتج صغير من 12 ميغابت في الثانية المميزة. بالطبع، يمكنك توصيل لوحة المفاتيح والماوس إلى منفذ مركز خارجي، ولكن من وجهة نظر زيادة الموثوقية، تكون أجهزة إدخال النظام أفضل توصيل أقصر (بواسطة عدد الكابلات والموصلات والوسيطة الأجهزة) بالطريقة. سيكون التكوين غير الناجح هو توصيل الطابعة (الماسح الضوئي) إلى مركز USB 1.1 - أثناء العمل مع أجهزة الصوت (إذا كانت عالية الجودة) ستسقط سرعة الطباعة (المسح). سيتم توصيل التكوين غير صالح للعمل الكاميرا بمنفذ HUB USB 1.1.

عند تخطيط الاتصالات، من الضروري مراعاة طريقة تغذية الأجهزة: يتم توصيل الأجهزة التي تتناولها الإطار، كقاعدة عامة، مع مراكز التغذية من الشبكة. يتم توصيل أجهزة الطاقة المنخفضة فقط بالمراكز التي يتم تغذيتها من الإطارات - لذلك، إلى لوحة مفاتيح USB التي تحتوي على محور داخل نفسه، يتم توصيل الماوس USB وغيرها من المؤشرات (Trackball أو Tablet).

إدارة الطاقة هي وظيفة USB متطورة للغاية. بالنسبة للأجهزة التي تتغذى على الإطارات، تكون الطاقة محدودة. يجب أن لا يستهلك أي جهاز عند الاتصال حارا من حافلة تتجاوز 100 مللي أمبير. يتم الإعلان عن العمل الحالي (لا يزيد عن 500 مللي أمبير) في التكوين. إذا لم يتمكن المحور على توفير الجهاز الحالي، فلن يتم تكوينه، وبالتالي لا يمكن استخدامه.

يجب على USB الحفاظ على وضع التعليق (الوضع المعلق)، حيث لا يتجاوز المستهلكة الحالية 500 ميكرة. يجب تعليق الجهاز تلقائيا عند إنهاء نشاط الحافلات.

تين. 21. مثال تكوين الاتصال

يسمح Remote Wakeup بالجهاز المعلق بتقديم جهاز كمبيوتر مضيف يمكن أن يكون أيضا في حالة معلقة. يتم وصف إمكانية الصحوة عن بعد في تكوين الجهاز. عند تكوين، قد يتم حظر هذه الميزة.

حافلة Universal USB المتسلسلة. إطارات حافلة حافلة USB متتالية

2. تألق USB. خاصية واحدة.

هيكل USB.

محاضرة 11. الحافلة التسلسلية Universal USB.

USB OTG.

USB 3.0.

الكابلات وموصلات USB 3.0

عيوب USB.

USB و FireWire / 1394

أنظر أيضا

مصادر

روابط

استعادة كلمة السر