+ All Categories
Home > Documents > Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy •...

Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy •...

Date post: 23-Jan-2021
Category:
Upload: others
View: 2 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
58
Interfejsy USB, FireWire Wyklad 4
Transcript
Page 1: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejsy USB, FireWire

Wykład 4

Page 2: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 3: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 4: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 5: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 6: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 7: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 8: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 9: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 10: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 11: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 12: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 13: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 14: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 15: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 16: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 17: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 18: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 19: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs USB

Page 20: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

USB- standardy

• USB 1.1: – Oryginalny standard– Do 6 hostów (tier) i do 127 urządzeń– Architektura Master/Slave– Data rate:

• 1.5 Mb/s w trybie LowSpeed• 12 Mb/s w trybie Full Speed

– Każde z urządzeń może czerpać do 500 mA

Page 21: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

USB- standardy

• USB 2.0: – Zastępuje standard w wersji 1.1– Główną różnicą jest dodanie nowego trybu:

HighSpeed z prędkością 480MB/s

• USB 3.0: – Główną różnicą jest dodanie nowego trybu:

SuperSpeed z prędkością 4.8 GB/s

Page 22: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Dziękuję za uwagę

Page 23: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FT232R

• Główne cechy: – Pojedynczy układ obsługujący zarówno warstwę

sprzętową, jak i programową– Dostępne i darmowe sterowniki na komputery PC– Zintegrowany EEPROM 1024B do zapamiętywania

ustawień– Zintegrowany generator sygnału zegarowego– Prędkości przesyłu od 300B/s do 3Mb/s (RS422,

RS485, RS232)– Kompatybilność z trybem USB2.0 FullSpeed– Zasilanie 3.3 – 5.25 V

Page 24: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Dziękuję za uwagę

FT232R – Schemat blokowy

Page 25: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Dziękuję za uwagę

FT232R – Zasilanie z portu

Page 26: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Dziękuję za uwagę

FT232R – Zasilanie autonomiczne

Page 27: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Interfejs FireWire (IEEE 1394)

Page 28: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire

• Protokół zdefiniowany początkowo przez firmęApple (koniec lat 80-tych), następnie ustandaryzowany przez IEEE pod numerem IEEE 1394:2008

• Transmisja odbywa się na dwóch, terminowanych parach skręconych

• W kablu występuje dodatkowa para skręcona przeznaczona do zasilania

• Prędkość do 3.2Gb/s (1394b)

Page 29: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire

• Zasięg do 100m w standardzie S100 (100Mb/s)• Długość kabli między urządzeniami – 4.5m• Możliwość podłączenia do 63 węzłów• Topologia drzewa, gwiazdy lub łańcucha lub

kombinacja powyższych (co w zasadzie oznacza, że urządzenia można łączyć dowolnie)

• Trzy pod-standardy: 1394, 1394a oraz 1394b• Łączenie na kablach miedzianych oraz światłowodowych

Page 30: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire - zastosowania

• Główne zastosowania:– Kamery i kamkodery cyfrowe– Filmowanie

– Gromadzenie danych– Systemy Audio & Pro-Audio

– Obrazowanie medyczne– Automatyczna inspekcja optyczna

– itp.

Page 31: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire - urządzenia

Host Adapter

Page 32: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire - urządzenia

Kable

Page 33: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire - urządzenia

Kable

Page 34: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire - urządzenia

Kable

Page 35: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire - urządzenia

Repeater

Każde urządzenie IEEE1394 jest repeaterem!!!

Sygnał z wejścia jest „bezmyślnie” powielany

na wszystkie wyjścia

Page 36: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – stos protokołów

Page 37: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – warstwa PHY

• Warstwa fizyczna odpowiada za inicjalizację transmisji oraz arbitraż

• Tylko jedno urządzenie może wysyłać dane w danym czasie

Page 38: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – struktura sieci

• Wszystkie szyny 1394 są zorganizowane w strukturę drzewa• Na górze hierarchii jest węzeł root• Wewnątrz sieci występują węzły rozdzielające branch nodes• Punkty końcowe opisywane są jako liście leaf nodes

Page 39: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – prędkości

• Podstawowa prędkość wersji S100 to 98.304 Mb/s• Pozostałe wersje skalują się od prędkości podstawowej• Kiedy jedno z urządzeń wysyła pakiet z jakąś prędkością, to

ten pakiet wędruje przez CAŁĄ sieć z tą prędkością

Page 40: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – adresowanie

• Każde z urządzeń posiada stały adres 64-bitowy

• Górne 16 bitów oznacza ID węzła sieci Node ID• Node ID składa się z:

– Bus ID – długość 10b– Physical ID – długość 6b

• Adres FireWire identyfikuje węzeł, jak i urządzenie/urządzenia logiczne wewnątrz węzła

Page 41: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – typy pakietów

Page 42: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – struktura transmisji

• Podstawowym cyklem transmisyjnym jest 125 µs• Co taki czas następuje „synchronizacja” transmisji poprzez

sygnały „cycle synch” oraz ramki „cycle start”• Pozwala to na nadawanie danych izochronicznie

Page 43: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – transmisja izochroniczna

• Transmisja izochronicza jest używana do transmisji punkt-punkt lub punkt-wielopunkt

• Brak możliwości korekcji błędów i retransmisji ramki

• Do 80% pasma może być używane do transmisji izochronicznej

• Pakiet składa się z ID kanału izochronicznego oraz danych

• Preferowane do transmisji danych audio i wideo

Page 44: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – transmisja asynchroniczna

• Transmisja asynchroniczna jest używana do transmisji punkt-punkt pod konkretny adres

• Możliwości korekcji błędów i retransmisji ramki ze względu na obecność potwierdzeń

• Do 100% pasma może być używane do transmisji asynchronicznej

• Preferowane do transmisji ważnych danych, np. z dysku twardego

Page 45: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – rozmiar ramki

Page 46: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – sygnały fizyczne

Page 47: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire – warstwa Link Layer

• Wysyła i odbiera pakiety danych• Odpowiada za detekcję i korekcję błędów• Nadzoruje retransmisję danych• Komunikuje się z warstwami wyższymi

Page 48: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

CAN transceiver – PCA82C251

Page 49: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

TSB41AB1 – warstwa fizyczna

• Układ realizujący warstwę fizyczną zgodnie ze specyfikacją IEEE1394a-1995 oraz IEEE1394a-2000

• Prędkość transmisji 100, 200 oraz 400Mb/s (S100, S200 oraz S400)

• Kilka trybów oszczędzania energii• Połączenie z warstwami wyższymi przez

interfejs równoległy • Zasilanie 3.3V

• Obudowy 48 – 80 pinów

Page 50: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń
Page 51: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń
Page 52: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

TSB41AB1 – połączenie PHY-LLC

• Połączenie szyną równoległą 2/4/8 bitów względem zegara 49.152MHz (SYSCLK)

Page 53: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

TSB41AB1 – połączenie PHY-LLC

• Procedura połączenia PHY-LLC:– Transmisję inicjuje PHY autonomicznie lub, gdy

następuje żądanie odczytu rejestru z warstwy LLC– PHY inicjuje transmisję do LLC, gdy następuje

odebranie pakietu z toru szeregowego– Po żądaniu transmisji przez LLC, warstwa PHY

przejmuje kontrolę nad magistralą szeregową i oddaje ją warstwie LLC

Page 54: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

TSB82AA2 – warstwa LLC

• Kontroler zgodny z 1394b• Prędkości do 800Mb/s

• Interfejs PCI 33MHz/32-bit lub 33MHz/64-bit• Głębokie FIFO w celu zwiększenia tolerancji

opóźnień hosta: do 5kB

• Optymalizacja pod kątem aplikacji audio oraz wideo

• Obudowy 144 lub 176 pinów

Page 55: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire vs USB2.0

• Magistrale USB oraz FireWire sąkomplementarne – ich zakres zastosowań jest odmienny

• USB – zakres zastosowań bardzo szeroki• FireWire – nakierowanie głównie na transmisję

audio oraz wideo, jak również na obsługę kamer cyfrowych, DVD oraz telewizorów cyfrowych

Page 56: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire vs USB2.0

• USB wymaga obecność hosta – funkcje tą pełni zazwyczaj PC

• FireWire jest siecią typu peer-to-peer

• Przepustowość USB jest daleka od reklamowanej (480Mb/s):– Max przepustowość dostępna przy transmisji

peryferia->host– Połowa przepustowości przy transmisji peryferia-

>peryferia – dane muszą „przejść” przez hosta

Page 57: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

FireWire vs USB2.0

• Huby USB 2.0 są dużo bardziej skomplikowane od hubów FireWire:– Wymagają kontrolerów USB1.1 oraz USB2.0– Wymagają również skomplikowanych i szybkich

układów logicznych

• USB jest do układów tanich o mniejszej wydajności

• FireWire powinno być stosowane tam, gdzie najważniejsza jest wydajność

Page 58: Wykład 4ue.pwr.wroc.pl/wyklad_interfejsy_szeregowe/IS_4.pdf · 2010. 6. 10. · USB- standardy • USB 1.1: – Oryginalny standard – Do 6 hostów (tier) i do 127 urz ądze ń

Dziękuję za uwagę


Recommended