USB

From Ilianko

USB

Литература

Официална документация: http://www.usb.org

http://www.usb.org/developers/docs/usb_20_040908.zip (виж глава 9)


Hyde, 

 J.	
 (2001).	
 USB	
 Design	
 by	
 Example:	
 A	
 Prac6cal	
 Guide	
 to

Building 

 I/O	
 Devices.	
 Second	
 Edi6on.

Хост контролер спецификация:

Направи си сам Интерактивен манипулатор (USB 

HID device)

• Microchip 

 (h8p://www.microchip.com)

– pic18f4550 

 microcontroller,	
 pickit2	
 programmer,	
 C	
 compiler	
 and

MPLAB 

 IDE

– PICDEM 

 development	
 board	
 (no	
 hardware	
 programmer	
 needed;

bootloader 

 enables	
 flashing	
 microcontroller	
 firmware	
 through	
 USB)

Linux & USB

• Host 

 sobware	
 on	
 Linux

– h8p://libusb.wiki.sourceforge.net/

– h8p://libhid.alioth.debian.org/

• My 

 notes

– h8p://www.cprince.com/PubRes/Hardware/LinuxUSB/

• Linux 

 Device	
 Driver	
 book

– h8p://lwn.net/Kernel/LDD3/ 

 (freely	
 available)

– Chapter 

 13	
 is	
 on	
 USB

• Linux 

 device	
 driver	
 kit

– h8p://kernel.org/pub/linux/kernel/people/gregkh/ddk/

• usbmouse.c 

 &	
 hid-­‐core.c	
 Linux	
 device	
 drivers

– h8p://www.cprince.com/courses/cs5631/lectures/USB

Предназначение

Проектира се с цел да замени различни бавни шини за предаване на данни, като паралелна, серийна, PS/2 със обша шина, към която могат да се включват всички тези устройства.[1]

Проводници и захранване на USB

USB <= 2

  • 4 проводника
  • Два проводника за захранване +/- 5V
    • Няма проводник за тактова честота
    • Предаването е асинхронно
  • Останалите два проводника са за предаване на данни
    • Обикновено се използва диференциално предаване
  • Възможно захранване до 100mA
  • При конфигуриране до 500mA

File:UsbConnectors.jpg

USB <= 3

USB оранизация: класове устройства

USB устройствата се програмират, така че да отговарят на един от класовете

Основни класове

  • HID: Human Interface Device
    • мишка, клавиатура, джойстик ...
  • CDC: Communication Device Class
    • модеми Ethernet, ISDN ...
  • MSC: Mass storege class
    • флаш памети, твърди дискове ...

Устройствата попадащи в точно определен клас, могат да се управляват от операционната система без да има нужда от допълнително инсталиране на драйвер

Основи на USB протокол

Устройства не комуникират директно чрез прекъсвания с компютъра. Компютъра избира с кой да комуникира посредством хост контролер. Хост контролера изпозлва хардуерни прекъсвания.

Хост контролера периодично запитва всяко устройство и проверява дали то иска да комуникира с компютъра.

  • Запитването може да е веднъж на всеки (микро) интервал или за HID устройства би могло да е на всеки 10 интервала (100KHz)
  • Обикновено пакета за запитване е с размер 20 бита (4 PacketID + 7 device address + 4 end point address + 5 bit CRC)
  • USB устройство не може да започне предаване на данни без да е запитано от хост контролера
  • Пакети предназначени и изпратени за устройство съдържат адрес на устройството и краен адрес (endpoint,pipe)
    • 126 са възможните адреси, които могат да бъдат дадени от един хост контролер
  • Адресът на устройство означава определено устройство свързано към хоста
    • крайният адрес определя логическия канал на данни между устройството и хоста

Конфигурация и крайни адреси (endpoints)

Configura6ons 

 &	
 Endpoints

• Each 

 device	
 can	
 have	
 mul6ple	
 configura6ons

– Only 

 a	
 single	
 configura6on	
 is	
 ac6ve	
 at	
 one	
 6me

• Each 

 configura6on	
 has	
 a	
 control	
 endpoint	
 and	
 a

collec6on 

 of	
 interfaces

– Each 

 interface	
 has	
 a	
 collec6on	
 of	
 IN	
 &	
 OUT	
 endpoints

– Interfaces 

 run	
 concurrently

• Each 

 configura6on	
 of	
 a	
 device	
 has	
 a	
 collec6on	
 of

endpoints

– IN 

 endpoints:	
 Gadget	
 to	
 host	
 data	
 transfer

– OUT 

 endpoints:	
 Host	
 to	
 gadget	
 data	
 transfer

13

Endpoint 

 types	
 (LDD3,	
 p.	
 329-­‐330)

• Control, 

 Interrupt,	
 Bulk,	
 Isochronous

• Control

– Used 

 to	
 allow	
 access	
 to	
 different	
 parts	
 of	
 the	
 USB	
 device

– Used 

 for	
 configuring	
 device,	
 retrieving	
 info	
 about	
 device,

sending 

 commands	
 to	
 device,	
 retrieving	
 status	
 reports

– Every 

 USB	
 device	
 has	
 a	
 control	
 endpoint	
 “endpoint	
 0”,	
 used	
 to

configure 

 device	
 at	
 inser6on	
 6me

– “transfers 

 guaranteed	
 by	
 the	
 USB	
 protocol	
 to	
 always	
 have

enough 

 reserved	
 bandwidth	
 to	
 make	
 it	
 through	
 to	
 the

device” 

 (p.	
 329)

• Interrupt

– These 

 endpoints	
 transfer	
 small	
 amounts	
 of	
 data	
 at	
 a	
 fixed	
 rate

every 

 6me	
 the	
 USB	
 host	
 asks	
 the	
 device	
 for	
 data;	
 primary

transport 

 method	
 for	
 USB	
 keyboards	
 and	
 mice

– Also, 

 guaranteed	
 to	
 make	
 it	
 through

14

Endpoint 

 types	
 -­‐	
 2

• Bulk

– Transfer 

 large	
 amounts	
 of	
 data

– Used 

 for	
 devices	
 that	
 need	
 to	
 transfer	
 data	
 with	
 no	
 data

loss

– Transfers 

 not	
 guaranteed	
 to	
 make	
 it	
 through	
 the	
 bus	
 in	
 a

specific 

 amount	
 of	
 6me

• Isochronous

– Also 

 transfer	
 large	
 amounts	
 of	
 data,	
 but	
 data	
 not

guaranteed 

 to	
 make	
 it	
 through

– Used 

 with	
 devices	
 that	
 can	
 handle	
 data	
 loss

– E.g., 

 audio	
 and	
 video	
 devices

15

Endpoint 

 Transfer	
 Types

• Devices 

 can	
 request	
 a	
 fixed	
 bandwidth	
 for	
 data	
 transfers	
 (p.

327, 

 LDD3)

– Transfer 

 types	
 are	
 specified	
 for	
 each	
 endpoint

• Interrupt 

 transfer	
 type	
 does	
 not	
 mean	
 hardware	
 interrupts

• Interrupt 

 and	
 control	
 transfers:	
 Always	
 guaranteed	
 to	
 make	
 it

through 

 on	
 6me


http://wiki.osdev.org/Universal_Serial_Bus http://www.faculty.iu-bremen.de/birk/lectures/PC101-2003/14usb/FINAL%20VERSION/

Retrieved from "https://ilianko.com/index.php?title=USB&oldid=2146"