Az USB protokoll rövid leírása

Az USB-protokoll rövid leírása

Mi az USB-protokoll?

USB, Universal Serial Bus, egy kommunikációs protokoll a számítógépek és a perifériás eszközök közötti adatátvitelhez.

A régi időkben, amikor a számítógépek még csak megjelentek, egy új eszköz csatlakoztatásához le kellett kapcsolni a számítógépet, csatlakoztatni kellett az eszközt, konfigurálni a hardvert, majd be kellett kapcsolni, majd újra futni, ez a folyamat meglehetősen időigényes volt. és fáradságos.

Az USB-busz protokollt azért hozták létre, hogy ez az üzem közbeni csatlakoztatás funkció tetszés szerint hozzáférhessen az eszközökhöz.

Az USB-busz ma USB 1.0, USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 és USB 4 változatban érhető el.

Az USB protokoll master-slave működési módot használ, ami azt jelenti, hogy csak az adatkommunikáció lehetséges a gazdagép és a slave között.

De ez egy hátrányt is felvet: vagyis a gazdagép nem tud kommunikálni a gazdagéppel és a slave a slave-vel.

USB protokoll átviteli struktúrája

A szabványos USB protokoll átviteli struktúra így néz ki (eszközoldal):

Az USB protokoll differenciális átviteli módot használ, így két adatvonala van D+ és D-.

Alacsony és teljes sebességű módban a feszültségátviteli mód, nagy sebességnél pedig az áramátviteli mód használatos.

A két hosszú tűs és két rövid tűs átviteli szerkezet oka támogatja az üzem közbeni csatlakoztatást.

Ha az USB-eszközt a gazdagéphez csatlakoztatják, a VCC és a GND elsőbbséget élvez a bekapcsoláshoz; a készülék kihúzott állapotában a D- és D+ adatvezetékek elsőbbséget élveznek a kikapcsolásra.

Az ok egyszerű, ha a D- és D+ a tápvezeték előtt van bekapcsolva, akkor ekkor a tápfeszültség 0, az USB-chip IO-port érintkezőinek feszültsége valószínűleg nagyobb, mint a tápfeszültség, ami könnyen a chip reteszeléséhez vezethet, ami esetleg nem működik, vagy károsíthatja a chipet, ami ki- és újra bekapcsolást igényel. .

Konfiguráció hiánya előtt az adatvezeték maximális áramerőssége 100mA, konfiguráció után az adatvezeték maximális árama 500mA.

Az adatátvitel kis végrendű módon történik, ill. nemzetközi szabványok szerint még az USB protokoll négy sora is színkódolt, a VCC piros, a GND fekete, a D- fehér és a D+ zöld.

USB elektromos jellemzői

Az elektromos szerkezet szempontjából , az USB-eszköz a következőképpen csatlakozik a gazdagéphez:

A gazdagép oldalon lévő D- és D+ adatvonalakat egy 15KR-es soros ellenállás húzza le a földre. Ha nincs USB-eszköz csatlakoztatva, ez a két adatvonal mindig alacsony.

Az eszközoldali D- vagy D+ adatvonalak sorba vannak kötve egy 3,3 V-ig húzott 1,5 KR ellenállással. Miután az eszközt csatlakoztatta a gazdagéphez, majd amikor a gazdagép rögzíti, hogy a saját D- vagy D+-ja magasra húzódik, akkor tudja, hogy USB-eszköz van csatlakoztatva, így érzékeli, hogy egy külső USB-eszköz van csatlakoztatva.

A slave eszköz esetében, hogy D- vagy D+ sorozatú 1,5KR ellenállás, ezt az átviteli protokoll módjának kell eldöntenie, ha teljes sebességre vagy nagy sebességre van konfigurálva, a D+ sorozatú ellenállással; alacsony sebességre konfigurálva D-sorozatú ellenállás.

Topology

A gazdagép oldal egy vagy több USB-gazdavezérlővel, minden USB-gazdavezérlő egy vagy több root hubbal, a gazdagép vezérlő felelős az adatfeldolgozásért , a root hub felelős a gazdagép vezérlő és eszközcsatlakozási interfész biztosításáért;

Természetesen van olyan helyzet, amikor egyre több eszköz, az interfész nem elég, szükség van egy speciális USB eszközre a helyszínre, az USB-elosztó.

Lehetőség van az eredeti USB-interfész bővítésére több interfésszel, de természetesen a bővítés több, de meg kell osztani a fővezérlőt is, így a sávszélesség változatlan.

A gazdagép USB A gazdagép vezérlő és a Root Hub a számítógép Eszközkezelőjében látható:

Bár állítólag egy USB master vezérlő több eszközt is csatlakoztathat, ez a kapcsolat nem soros vagy párhuzamos, hanem egy hubon keresztül történik.

Mint látható, a fő vezérlőt és a gyökérhubot egy hub követi, amely egy vagy több USB-portot további portokká bővít, és további portokat ismét több porttá, de ez a bővítés nem végtelen.

Átviteli folyamat

Először a mestervezérlő küldi ki az adatokat, amelyeket az egyes rétegek hubjain keresztül a megfelelő réteg interfészére továbbít az USB-eszközre;

Az eszköz fogadja az adatokat, elemzi és feldolgozza, majd visszaküld egy készletet. adat vagy válasz, amely először ezen a rétegen egy hub-ra, majd egy magasabb réteg hubjára kerül elküldésre egészen a fővezérlőig;

Végül a fővezérlő átadja az adatokat vagy választ a számítógép a feldolgozáshoz.

Kódolási módszer

Bármilyen fejlett is az USB protokoll, a tényleges adatátvitel lényege az adó oldalon 0 és 1.

USB az NRZI kódolási módszert használja, ahol a szint átfordul, ha az adat 0, és a szint nem fordítódik meg, ha az adat 1.

Ha 6 egymást követő 1-es bit van, a rendszer automatikusan 0-t tölt ki. Ennek az a célja, hogy megakadályozza, hogy a szint ne legyen hosszú ideig változik, ami nem jó az óra kihúzásához. A vevő oldalon ennek az ellenkezője igaz: a kitöltött 0 automatikusan törlődik, és az eredeti adatok visszaállnak.

Ez a bit kitöltési folyamata.

Természetesen ez a kódolási folyamat, az USB chip automatikusan feldolgozásra került , csak tudjuk, hogy ezek a részletek lehetnek.

Az adatátvitel folyamata

Az USB protokoll eszközoldala 0 és 1 adat generálására a végpontban egy interfész összetételéből, az interfész és konfigurációt alkotnak, a konfiguráció és alkotnak egy eszközt, és végül ennek az eszköznek az információi a gazdagépnek az adatfeldolgozáshoz, a hozzávetőleges folyamat ez.

Ezt az információt a leírók ismerik, amelyeket a gazdagép az eszköztől kap , így az USB buszon továbbított 0 és 1 adatok, amelyek valójában a leíró adatokat alkotják, elküldésre kerülnek a gazdagépnek. Ezek az adatok a következők: eszközleíró, konfigurációleíró, karakterlánc-leíró, interfész-leíró és végpont-leíró.

Ki: HornmicLink_Henry @230418 21:06