Kratek opis protokola USB

Kratek opis protokola USB

Kaj je protokol USB?

USB, Universal Serial Bus, je komunikacijski protokol za računalnike za interakcijo s perifernimi napravami za podatke.

V starih časih, ko so se računalniki šele pojavljali, je bilo treba za povezavo nove naprave izklopiti računalnik, priključiti napravo, konfigurirati strojno opremo ter jo vklopiti in znova zagnati, postopek, ki je bil precej zamuden in naporno.

Protokol vodila USB je bil ustvarjen za to funkcijo vroče priključitve za dostop do naprav po želji.

Vodilo USB je danes na voljo kot USB 1.0, USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 in USB 4.

Protokol USB uporablja način dela master-slave, kar pomeni, da je možna le podatkovna komunikacija med gostiteljem in podrejenim.

Ampak to povzroča tudi pomanjkljivost: to je, da gostitelj ne more komunicirati z gostiteljem in podrejeni s podrejenim.

Struktura prenosa protokola USB

Standardna struktura prenosa protokola USB je videti takole (na strani naprave):

Protokol USB uporablja diferencialni način prenosa in ima tako dve podatkovni liniji D+ in D-.

V načinu nizke in polne hitrosti se uporablja način prenosa napetosti, pri visoki hitrosti pa način prenosa toka.

Razlog za strukturo prenosa dveh dolgih zatičev in dveh kratkih zatičev je podpirati vročo priključitev.

Ko je naprava USB priključena na gostitelja, imata VCC in GND prednost pri vklopu; ko je naprava izklopljena, imata podatkovni liniji D- in D+ prednost, da se izklopita.

Razlog je preprost, če sta D- in D+ vklopljena pred napajalnim vodom, potem je v tem trenutku napajalnik 0, bo napetost nožic IO vrat čipa USB verjetno večja od napajalne napetosti, kar lahko zlahka povzroči zapah čipa, ki morda ne bo deloval, ali poškoduje čip, kar zahteva izklop in ponovni vklop .

Preden ni konfiguracije, je največji tok podatkovne linije 100 mA, po konfiguraciji je največji tok podatkovne linije 500 mA.

Podatki se prenašajo v majhnem končnem redu in v mednarodni standardi so celo štiri vrstice protokola USB barvno kodirane, z VCC v rdeči barvi, GND v črni, D- v beli in D+ v zeleni.

Električne značilnosti USB

Glede električne strukture , je naprava USB priključena na gostitelja na naslednji način:

Podatkovni liniji D- in D+ na strani gostitelja se z uporom 15KR zaporedno potegneta na maso. Ko ni priključena nobena naprava USB, sta ti dve podatkovni liniji vedno pri nizki napetosti.

Podatkovni liniji D- ali D+ na strani naprave sta zaporedno povezani z uporom 1,5 KR, povlečenim do 3,3 V. Ko je naprava priključena na gostitelja, ko gostitelj zajame svoj lastni D- ali D+, ko je dvignjen visoko, ve, da je priključena naprava USB, tako da zazna, da je priključena zunanja naprava USB.

Za podrejeno napravo, ne glede na to, ali gre za upor serije D ali D+ 1,5 KR, se bo to moralo odločiti z načinom protokola prenosa, ko je konfigurirana na polno hitrost ali visoko hitrost, z uporom serije D+; ko je konfiguriran na nizko hitrost, je upor serije D.

Topology

Stran gostitelja z enim ali več krmilniki gostitelja USB, vsak krmilnik gostitelja USB z enim ali več korenskimi vozlišči, krmilnik gostitelja je odgovoren za obdelavo podatkov , korensko zvezdišče je odgovorno za zagotavljanje gostiteljskega krmilnika in vmesnika za povezljivost naprave;

Seveda obstajajo situacije, ko je vedno več naprav, vmesnik ni dovolj, potrebujete posebno napravo USB na prizorišču, ki je zvezdišče USB.

Izvirni vmesnik USB je mogoče razširiti z več vmesniki, seveda pa je razširitev večja, vendar si delite tudi glavni krmilnik, tako da je pasovna širina nespremenjena.

Gostiteljski USB krmilnik gostitelja in korensko zvezdišče lahko vidite v upravitelju naprav v računalniku:

Čeprav velja, da lahko glavni krmilnik USB poveže več naprav, ta povezava ni zaporedno ali vzporedno, temveč prek zvezdišča.

Kot je prikazano, glavnemu krmilniku in korenskemu zvezdišču sledi zvezdišče, ki razširi ena ali več vrat USB v več vrat in več vrat spet v več, vendar ta razširitev ni neskončna.

Postopek prenosa

Prvič, glavni krmilnik pošlje podatke, ki se prenesejo prek vozlišč vsake plasti do vmesnika ustrezne plasti do naprave USB;

Naprava sprejme podatke, jih analizira in obdela ter nato pošlje nazaj niz podatkov ali odgovora, ki se najprej pošlje v vozlišče na tej ravni, nato v vozlišče na višji ravni, vse do glavnega krmilnika;

Na koncu glavni krmilnik preda podatke ali odgovor računalnik za obdelavo.

Metoda kodiranja

Ne glede na to, kako napreden je protokol USB, je bistvo dejanskega prenosa podatkov na strani oddajnika 0 in 1.

USB uporablja metodo kodiranja NRZI, kjer nivo se obrne, ko je podatek 0, in raven se ne obrne, ko je podatek 1.

Ko je 6 zaporednih bitov 1, se samodejno izpolni 0. Namen tega je preprečiti, da raven ne spreminjajo dolgo časa, kar ni dobro za ekstrakcijo ure. Na strani sprejemnika je ravno nasprotno: izpolnjena 0 se samodejno odstrani in obnovijo izvirni podatki.

To je postopek bitnega polnjenja.

Seveda, ta postopek kodiranja, čip USB je bil samodejno obdelan , vemo samo, da so te podrobnosti lahko.

Proces prenosa podatkov

Stran naprave protokola USB za ustvarjanje podatkov 0 in 1 v končni točki izven sestave vmesnika, z vmesnikom in sestavljajo konfiguracijo, s konfiguracijo in sestavljajo napravo in končno informacije o tej napravi gostitelju za obdelavo podatkov, približen postopek je ta.

Te informacije poznajo deskriptorji, ki jih gostitelj dobi od naprave , tako da se podatki 0 in 1, poslani po vodilu USB, ki dejansko sestavljajo podatke deskriptorja, pošljejo gostitelju. Ti podatki vključujejo: deskriptor naprave, deskriptor konfiguracije, deskriptorje nizov, deskriptorje vmesnikov in deskriptorje končnih točk.

Avtor HornmicLink_Henry @230418 21:06