Interfaz bluetooth

Interfaz de infrarrojos

En 1994, la asignación de datos por infrarrojos adoptó la primera versión del estándar IrDA. La interfaz IrDA le permite conectarse a equipos periféricos sin un cable utilizando radiación infrarroja con una longitud de onda de 850-900 nm (nominalmente 880 nm). El puerto IrDA permite la comunicación punto a punto en una distancia corta de hasta 1 metro. Los objetivos de la interfaz eran el bajo consumo de recursos y la economía.

El puerto IrDA se basa en la arquitectura del puerto de comunicación y utiliza el transmisor receptor asíncrono universal (UART), que puede funcionar a una velocidad de datos de 2400-115200 bps. Los datos se transmiten en caracteres de 10 bits: 8 bits de datos, un bit de inicio al principio y un bit de parada al final del mensaje. La comunicación IrDA es semidúplex, porque el haz de infrarrojos transmitido ilumina inevitablemente el fotodiodo receptor.

EN teléfonos móviles, portátiles, miniordenadores, comunicadores y teléfonos inteligentes Puerto de infrarrojos le permite intercambiar información diversa: tarjetas de visita, música, imágenes, archivos; imprimir documentos en impresoras, etc. Pero el puerto de infrarrojos tiene sus inconvenientes: funciona solo a una distancia de hasta 1 metro, la velocidad de transmisión es extremadamente baja, las lámparas fluorescentes y la luz solar brillante interfieren con su funcionamiento.

En lugar de infrarrojos, ahora se utiliza un estándar inalámbrico Bluetooth, que le permite transmitir música, imágenes, archivos a través del canal de radio. Bluetooth tiene un alcance de transmisión de hasta 10 metros, no se requiere línea de visión (otro dispositivo puede estar detrás de la pared). El nombre Bluetooth se le dio en honor al rey danés del siglo X Harald II Blatan (Blatan, en danés - Blue Tooth, en inglés), famoso por su habilidad para encontrar un lenguaje común con príncipes-vasallos.

La especificación del bus de periféricos USB ha sido desarrollada por los líderes de la industria de la informática y las telecomunicaciones (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom) para conectar periféricos de la computadora fuera de la carcasa del PC con autoconfiguración automática (Plug & Play). La primera versión del estándar apareció en 1996. La política agresiva de Intel para implementar esta interfaz fomenta la desaparición gradual de interfaces de baja velocidad como RS 232C. Sin embargo, para dispositivos de alta velocidad con requisitos de rendimiento más estrictos (como acceder a un dispositivo de almacenamiento remoto o transferir video digitalizado), el competidor de USB es la interfaz IEEE 1394.

La interfaz USB es un bus bidireccional en serie, semidúplex con una velocidad en baudios:

USB 1.1 - 1.5 Mbps o 12 Mbps;

USB 2.0 - 480 Mbps.

El bus permite conectar hasta 127 dispositivos físicos a una PC. Cada dispositivo físico puede, a su vez, constar de varios lógicos (por ejemplo, un teclado con un manipulador de trackball incorporado).

El cableado USB comienza con un host. El host tiene un concentrador raíz integrado que proporciona varios Conectores USB para conectar dispositivos externos. Luego, los cables van a otros dispositivos USB, que también pueden ser concentradores, y componentes funcionales (como un módem o sistema acústico). Los concentradores suelen estar integrados en monitores y teclados (que son dispositivos compuestos típicos). Los concentradores pueden contener hasta siete puertos "salientes".

El bus USB utiliza una interfaz de 4 cables para la transmisión de señales. Un par de conductores ("+ 5V" y "común") está diseñado para alimentar dispositivos periféricos con una carga de hasta 500 mA. Los datos se transfieren a través de otro par ("D +" "D").

Todos los concentradores deben admitir ambos tipos de dispositivos en sus puertos de salida, evitando que el tráfico de alta velocidad llegue a los dispositivos de baja velocidad. Los dispositivos de alto rendimiento se conectan mediante un cable blindado, cuya longitud no debe exceder los 3 m. Si el dispositivo no formula requisitos especiales de ancho de banda, también se puede conectar con un cable sin blindaje (que puede ser más delgado y flexible). La longitud máxima del cable para dispositivos de baja velocidad es de 5 m.

El anfitrión aprende a conectar o desconectar un dispositivo de un mensaje del concentrador (este procedimiento se llama enumeración de bus). Luego, el anfitrión asigna al dispositivo una dirección USB única (1: 127). Después de desconectar un dispositivo del bus USB, su dirección está disponible para otros dispositivos.

El anfitrión sondea todos los dispositivos y les da permiso para transferir datos (enviando un paquete de token para esto). Por lo tanto, los dispositivos se ven privados de la posibilidad de intercambio directo de datos: todos los datos pasan a través del host. Esta condición impidió en gran medida la introducción de la interfaz USB en el mercado de dispositivos portátiles. Como resultado, a finales de 2001, se adoptó una adición al estándar USB 2.0: la especificación USB OTG (On-The-Go), diseñada para conectar periféricos USB entre sí sin la necesidad de una conexión de host (por ejemplo , una cámara digital e impresora de fotografías). Un dispositivo que admite USB OTG es capaz de albergar parcialmente funciones y reconoce cuándo está conectado a un host completo (basado en PC) y cuándo está conectado a otro dispositivo periférico.

El bus USB (Universal Serial Bus) apareció según los estándares informáticos hace bastante tiempo; una versión de la primera versión aprobada del estándar apareció el 15 de enero de 1996. El desarrollo del estándar fue iniciado por empresas de gran reputación: Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom y Compaq.

El objetivo principal del conjunto de estándares para sus desarrolladores es crear una oportunidad real para que los usuarios trabajen en modo Plug & Play con dispositivos periféricos. Esto significa que debe haber una disposición para conectar el dispositivo a una computadora en ejecución, reconocerlo automáticamente inmediatamente después de conectarse y luego instalar los controladores apropiados. Además, es deseable suministrar energía a dispositivos de baja potencia desde el propio bus. La velocidad del bus debería ser suficiente para la gran mayoría de periféricos. En el camino, se está resolviendo el problema histórico de falta de recursos en los buses internos de una PC IBM de una computadora compatible: el controlador USB solo toma una interrupción, independientemente de la cantidad de dispositivos conectados al bus.

Las capacidades USB se derivan de sus especificaciones técnicas:

Alta velocidad de intercambio (tasa de bits de señalización a máxima velocidad): 12 Mb / s

Longitud máxima del cable para una alta velocidad en baudios: 5 m

Velocidad de bits de señalización de baja velocidad: 1,5 Mb / s

Longitud máxima del cable para una velocidad de transmisión baja: 3 m

El número máximo de dispositivos conectados (incluidos los multiplicadores) - 127

Es posible conectar dispositivos con diferentes velocidades en baudios.

No es necesario que el usuario instale elementos adicionales como terminadores para SCSI

Tensión de alimentación para dispositivos periféricos - 5 V

Consumo máximo de corriente por dispositivo - 500 mA

Por lo tanto, es recomendable conectar casi cualquier dispositivo periférico a USB, excepto cámaras de video digitales y discos duros de alta velocidad. Esta interfaz es especialmente conveniente para conectar dispositivos conectados / desconectados con frecuencia, como cámaras digitales. Los conectores USB están diseñados para acoplarse / dividirse.

La capacidad de usar solo dos velocidades en baudios limita la usabilidad del bus, pero reduce significativamente el número de líneas de interfaz y simplifica la implementación del hardware. La alimentación directamente desde USB solo es posible para dispositivos con bajo consumo de energía, como teclados, ratones, joysticks. , etc. Las señales USB se transmiten a través de un cable de 4 hilos

Aquí GND es el circuito de "caja" para alimentar dispositivos periféricos, VBus - + 5V también para circuitos de potencia. El bus D + es para transmitir datos en el bus y el bus D- para recibir datos.

El cable para soportar el bus de velocidad completa es de par trenzado, blindado y también se puede utilizar para el funcionamiento a baja velocidad. El cable para la operación solo a la velocidad mínima (por ejemplo, para conectar un mouse) puede ser cualquiera y sin blindaje.

Elementos esencialesUSB... Arquitectura de bus física y lógica.

El bus USB (Universal Serial Bus) apareció a principios de 1996 como un intento de resolver el problema de las múltiples interfaces. En ese momento, las computadoras personales (PC) estaban equipadas con una gran cantidad de diversas interfaces externas, útiles y necesarias, pero con un inconveniente: todas requerían su propio conector especial y, con mayor frecuencia, una interrupción de hardware dedicada (IRQ, Interrupt ReQuest ).

Arquitectura USB común

La arquitectura USB típica implica la conexión de uno o más Dispositivos USB a la computadora, que en esta configuración es el dispositivo de control principal y se llama anfitrión. La conexión de dispositivos USB al host se realiza mediante cables. Para conectar una computadora y un dispositivo USB, use centro... La computadora tiene un concentrador integrado llamado concentrador raíz.

Arquitectura física y lógica USB

Arquitectura física USB se define mediante las siguientes reglas:

o los dispositivos están conectados al host;

o la conexión física de los dispositivos entre sí se lleva a cabo de acuerdo con la topología de una estrella de varios niveles, cuya parte superior es el concentrador raíz;

o el centro de cada estrella es un eje;

o cada segmento de cable conecta dos puntos entre sí: un host con un hub o función , un hub con una función u otro hub;

o Se puede conectar un dispositivo USB periférico u otro concentrador a cada puerto del concentrador, mientras que se permiten hasta 5 niveles de conexión en cascada de concentradores, excluyendo la raíz.

Los detalles de la arquitectura física están ocultos de los programas de aplicación en el software del sistema (software), por lo tanto arquitectura lógica parece una estrella ordinaria, cuyo centro es el software de la aplicación, y los vértices son un conjunto puntos finales / La aplicación se comunica con cada punto final.

Componentes USB

El bus USB consta de los siguientes elementos:

controlador de host(controlador de host) es el controlador principal, que es parte de la unidad del sistema informático y controla el funcionamiento de todos los dispositivos en Bus USB... Por brevedad, solo escribiremos host. Solo se permite un host en el bus USB. La unidad del sistema de una computadora personal contiene uno o más hosts, cada uno de los cuales controla un bus USB separado;

dispositivo(dispositivo) puede ser un concentrador, una función o un dispositivo compuesto;

Puerto(puerto) - punto de conexión;

centro(hub, otro nombre - centro) Es un dispositivo que proporciona puertos adicionales en el bus USB. En otras palabras, el concentrador convierte un puerto ( puerto aguas arriba, puerto ascendente) a varios puertos ( puertos aguas abajo, puertos descendentes). La arquitectura permite la conexión de varios hubs (no más de 5). El concentrador reconoce la conexión y desconexión de dispositivos a los puertos y puede controlar la fuente de alimentación a los puertos. Cada uno de los puertos se puede habilitar o deshabilitar y configurar para una velocidad en baudios completa o limitada. El concentrador proporciona aislamiento de los segmentos de baja velocidad de los de alta velocidad. El concentrador puede limitar la corriente consumida por cada puerto;

concentrador raíz(concentrador raíz) es un concentrador que forma parte del host;

función(función) es un dispositivo USB periférico o su unidad separada capaz de transmitir y recibir información a través del bus USB. Cada función proporciona información de configuración que describe las capacidades del periférico USB y los requisitos de recursos. Antes de su uso, la función debe ser configurada por el host: se debe asignar un ancho de banda en el canal y se deben seleccionar las opciones de configuración;

dispositivo USB lógico(dispositivo lógico) es un conjunto de puntos finales.

Propiedades básicasUSB-dispositivos y hubs.

Propiedades del dispositivo USB

La especificación USB es bastante estricta sobre un conjunto de propiedades que cualquier dispositivo USB debe admitir:

o direccionamiento: el dispositivo debe responder a la dirección única asignada a él y solo a él;

o configuración: después de encender o reiniciar, el dispositivo debe proporcionar una dirección cero para poder configurar sus puertos;

o transferencia de datos: el dispositivo tiene un conjunto de puntos finales para el intercambio de datos con el host. Para los endpoints que aceptan diferentes tipos de transferencia, solo uno de ellos está disponible después de la configuración;

o administración de energía: cualquier dispositivo cuando esté conectado no debe consumir corriente del bus en exceso de 100 mA. Durante la configuración, el dispositivo declara sus requisitos de corriente, pero no más de 500 mA. Si el concentrador no puede proporcionar al dispositivo la corriente declarada, el dispositivo no se utilizará;

o Suspender: el dispositivo USB debe admitir el modo suspendido para que su consumo de corriente no supere los 500 μA. El dispositivo USB debería suspenderse automáticamente cuando el bus ya no esté activo;

o Activación remota: la capacidad de activación remota permite que un dispositivo USB suspendido envíe una señal a un host, que también puede estar en estado suspendido. La capacidad de activación remota se describe en la configuración del dispositivo USB. Esta función se puede desactivar durante la configuración.

Principios básicos de la transferencia de datos a través de la interfaz.USB.

Principios de transferencia de datos

El mecanismo de transferencia de datos es asincrónico y basado en bloques. El bloque de datos transmitidos se llama Marco USB o Marco USB y se transmite en un intervalo de tiempo fijo. La operación de comandos y bloques de datos se implementa mediante una abstracción lógica llamada canal. El dispositivo externo también se divide en abstracciones lógicas llamadas puntos finales. Por lo tanto, un canal es un enlace lógico entre el host y el punto final. dispositivo externo... Un canal se puede comparar con un archivo abierto.

Para transmitir comandos (y datos incluidos en los comandos), se utiliza el canal predeterminado y para transmitir datos, ya sea transmisión canales, o canales de mensajes.

Todas las operaciones de transferencia de datos USB son iniciadas por el host. Los periféricos USB no pueden empezar a comunicarse por sí mismos. Solo pueden responder a los comandos del host.

Mecanismo de interrupción

No existe un mecanismo de interrupción real para el bus USB (como para el puerto serie). En cambio, el host sondea los dispositivos conectados en busca de datos de interrupción. El sondeo se produce a intervalos fijos, normalmente cada 1 a 32 ms. El dispositivo puede enviar hasta 64 bytes de datos.

Desde el punto de vista del controlador, las capacidades de manejo de interrupciones están determinadas por el host, que proporciona soporte para la implementación física de la interfaz USB.

Modos de transferencia de datos

El bus USB compatible con 1.1 tiene un ancho de banda de 12 Mbps (es decir, 1,5 Mbps). La especificación 2.0 define un bus con un ancho de banda de 400 MB / s. El ancho de banda se comparte entre todos los dispositivos del bus.

El bus USB tiene tres modos de transferencia de datos:

o baja velocidad (LS, baja velocidad);

o máxima velocidad (LF, máxima velocidad);

o alta velocidad (HS, alta velocidad, solo para USB 2.0).

Niveles lógicos de intercambio de datos

La especificación USB define tres nivel lógico con ciertas reglas de interacción. El dispositivo USB contiene partes de interfaz, lógicas y funcionales. El host también se divide en tres partes: interfaz, sistema y software. Cada parte es responsable solo de una determinada gama de tareas.

Por lo tanto, la operación de intercambio de datos entre el programa de aplicación y el bus USB se realiza pasando búferes de memoria a través de las siguientes capas:

o nivel de software del cliente en el host:

· Generalmente representado por un controlador de dispositivo USB;

· Proporciona interacción del usuario con el sistema operativo por un lado y el controlador del sistema por el otro;

o el nivel del controlador del sistema USB en el host (USB, controlador de bus serie universal):

· Gestiona la numeración de dispositivos en el bus;

· Gestiona la distribución del ancho de banda del bus y el suministro de energía;

· Maneja solicitudes de conductores personalizados;

o nivel de controlador de host de la interfaz de bus USB (HCD, controlador de controlador de host):

· Transforma las solicitudes de E / S en estructuras de datos en las que se realizan las transacciones físicas;

· Funciona con registros de host.

Las responsabilidades del anfitrión incluyen:

Seguimiento de la conexión y desconexión de dispositivos

Organización de flujos de control entre dispositivo USB y host.

Organización de flujos de datos entre el dispositivo USB y el host

Supervisión del estado del dispositivo y mantenimiento de estadísticas de actividad

Fuente de alimentación de los dispositivos conectados La parte del hardware es el controlador del host, un intermediario entre el host y los dispositivos en el bus.

Interfaz físicaUSB

El estándar USB define las especificaciones eléctricas y mecánicas del bus. Las señales de información y una tensión de alimentación de 5 V se transmiten a través de un cable de cuatro hilos. Se utiliza un método diferencial de transmisión de señales D + y D- a través de dos cables. Los niveles de señal del transmisor estático deben ser inferiores a 0,3 V (bajo) o superiores a 2,8 V (alto). Los receptores soportan voltajes de entrada entre -0,5 ... + 3,8 V. Los transmisores deben poder pasar a un estado de alta impedancia para la transmisión bidireccional semidúplex a través de un par de cables.

La transmisión USB de dos hilos no se limita a señales diferenciales. Además del receptor diferencial, cada dispositivo tiene receptores de línea para señales D + y D-, y los transmisores de estas líneas se controlan individualmente. Esto permite distinguir entre más de dos estados de línea utilizados para organizar la interfaz de hardware. Los estados Diff0 y Diff1 están determinados por la diferencia de potencial en las líneas D + y D- de más de 200 mV, siempre que el potencial en una de ellas sea mayor que el umbral de respuesta VSE. Una condición en la que tanto D + como D- son bajos se llama cero lineal (SEO - Single-Ended Zero). La interfaz define los siguientes estados:

* Estado de datos J y estado de datos K: los estados del bit transmitido (o simplemente J y K) se determinan mediante los estados Diff0 y Diff1.

* Estado inactivo: pausa en el autobús.

* Estado de reanudación: señal de "despertar" para despertar el dispositivo del modo de "suspensión".

* Inicio del paquete (SOP): el comienzo del paquete (transición del estado inactivo a K).

* Fin del paquete (EOP): el final del paquete. * Desconectar: ​​el dispositivo está desconectado del puerto. * Conectar: ​​el dispositivo está conectado al puerto. * Restablecer: restablece el dispositivo.

Los estados se determinan mediante combinaciones de señales diferenciales y lineales; para velocidad máxima y baja, los estados DiffO y Diff1 tienen el propósito opuesto. La decodificación de los estados Desconectar, Conectar y Reset tiene en cuenta el tiempo que las líneas (más de 2,5 ms) están en determinados estados.

El bus tiene dos modos de transmisión. La velocidad de transmisión de la señal USB completa es de 12 Mbps, la baja es de 1,5 Mbps. Para velocidad máxima, se utiliza un cable de par trenzado apantallado con una impedancia de 90 ohmios y una longitud de segmento de hasta 5 m, para baja velocidad: cable no apantallado no apantallado de hasta 3 m. Los cables y dispositivos de baja velocidad son más baratos que los de alta velocidad. los rápidos. El mismo sistema puede utilizar ambos modos al mismo tiempo; La conmutación de dispositivos es transparente. La velocidad baja está diseñada para funcionar con una pequeña cantidad de lanzadores que no requieren alta velocidad. La velocidad utilizada por un dispositivo conectado a un puerto específico está determinada por el concentrador en función de los niveles de señal en las líneas D + y D-, desplazados por las resistencias de pull-up R2 de los transceptores

Codificación de datos durante la transmisión de busUSB.

ComidaUSB-dispositivos. Gestión energética.

Organización interna del autobúsUSB. Niveles lógicos el intercambio de datos.

Tipos de transmisión de datos utilizados en el busUSB... Puntos finales y canalesUSB.

Cada dispositivo USB es un conjunto de puntos finales independientes con los que se comunica el controlador de host. Los puntos finales se describen mediante los siguientes parámetros:

* frecuencia requerida de acceso al autobús y retrasos admisibles en el servicio;

* ancho de banda de canal requerido;

* número de punto;

* requisitos para el manejo de errores;

* tamaños máximos de paquetes transmitidos y recibidos;

* tipo de intercambio;

* sentido de intercambio (para intercambios continuos e isócronos).

Cada dispositivo tiene necesariamente un punto final con el número 0, que se utiliza para la inicialización, la gestión general y el sondeo de su estado. Este punto siempre se configura en el momento del encendido y cuando el dispositivo está conectado al bus. Admite transferencias del tipo "control" (ver más abajo).

Además del punto cero, los dispositivos funcionales pueden tener puntos adicionales que implementan el intercambio de datos útiles. Los dispositivos de baja velocidad pueden tener hasta dos puntos adicionales, los dispositivos de velocidad completa pueden tener hasta 16 puntos de entrada y 16 puntos de salida (limitación de protocolo). Los puntos no se pueden utilizar hasta que estén configurados (el establecimiento de un canal coordinado con ellos).

Una tubería en USB se refiere al modelo de comunicación entre el controlador de host y el punto final del dispositivo. Hay dos tipos de canales: Streams y Messages. La secuencia entrega datos de un extremo al otro del canal, siempre es unidireccional. El mismo número de punto final se puede utilizar para dos canales de transmisión: entrada y salida. Una secuencia puede implementar los siguientes tipos de intercambio: continuo, isócrono e interrupciones. La entrega se realiza siempre en orden de primero en entrar, primero en salir (FIFO); desde la perspectiva del USB, los datos de la transmisión no están estructurados. Los mensajes están en el formato definido por la especificación USB. El host envía una solicitud al punto final, seguida de un paquete de mensajes (recibido), seguido de un paquete de información sobre el estado del punto final. Normalmente, no se puede enviar un mensaje posterior antes de procesar el anterior, pero cuando se manejan errores, es posible descartar los mensajes no manejados. La mensajería bidireccional se dirige al mismo punto final. Solo se utiliza el intercambio de control para la entrega de mensajes.

Los canales están asociados con características apropiadas para el punto final (ancho de banda, tipo de servicio, tamaño de búfer, etc.). Los canales se organizan al configurar dispositivos USB. Para cada dispositivo que se enciende, hay un canal de mensajes (Control Pipe 0) que lleva información de configuración, control y estado.

5. Tipos de transmisión de datos

USB admite modos de comunicación unidireccional y bidireccional. La transferencia de datos se produce entre el software del host y el punto final del dispositivo. Un dispositivo puede tener varios puntos finales, la comunicación con cada uno de ellos (canal) se establece de forma independiente.

La arquitectura USB permite cuatro tipos básicos de transferencia de datos:

* Transferencias de control, utilizadas para la configuración durante la conexión y durante la operación para controlar los dispositivos. El protocolo proporciona una entrega de datos garantizada. La longitud del campo de datos del mensaje de control no supera los 64 bytes a máxima velocidad y 8 bytes a baja velocidad.

* Transferencias masivas de datos de paquetes relativamente grandes sin requisitos estrictos de tiempo de entrega. Las transferencias ocupan todo el ancho de banda libre del bus. Los paquetes tienen un campo de datos de 8, 16, 32 o 64 bytes. Estas transmisiones tienen la prioridad más baja y pueden suspenderse cuando el autobús está muy cargado. Solo permitido a velocidad en baudios completa.

* Interrupción: transmisión corta (hasta 64 bytes a máxima velocidad, hasta 8 bytes a baja velocidad) del tipo de caracteres de entrada o coordenadas. Las interrupciones son espontáneas y no deben repararse más lentamente de lo que requiere el dispositivo. El límite de tiempo de servicio se establece en el rango de 1 a 255 ms para máxima velocidad y 10 a 255 ms para baja velocidad.

* Transferencias isócronas: transferencias continuas en tiempo real que ocupan una parte negociada previamente del ancho de banda del bus y tienen un retraso de entrega específico. Si se detecta un error, los datos isócronos se transmiten sin reintento; los paquetes no válidos se ignoran. Un ejemplo es la transmisión de voz digital. El ancho de banda está determinado por los requisitos de calidad de transmisión y el retraso en la entrega puede ser crítico, por ejemplo, al implementar teleconferencias.

El ancho de banda del bus se divide entre todos los canales instalados. El ancho de banda asignado se asigna al canal, y si el establecimiento de un nuevo canal requiere un ancho de banda que no se ajusta a la asignación existente, se rechaza la solicitud de asignación de canal.

La arquitectura USB permite el almacenamiento en búfer interno de todos los dispositivos, y cuanto más ancho de banda requiera un dispositivo, mayor será su búfer. El USB debe poder intercambiarse a una velocidad tal que la latencia de los datos en el dispositivo causada por el almacenamiento en búfer no supere unos pocos milisegundos.

Las transferencias isócronas se clasifican según la forma en que los puntos finales (fuentes o receptores de datos) se sincronizan con el sistema: distinguen entre clases de dispositivos asíncronos, síncronos y adaptativos, cada uno de los cuales tiene su propio tipo de canal USB.

PeriféricosUSB... El uso de microcircuitos de la empresa.FTDIcomo convertidores a interfaces seriales y paralelas.

D0… D7 - bus de datos bidireccional en código directo (1 - nivel alto, 0 - nivel bajo) con tres estados;

RD #: lee la entrada de datos estroboscópicos. Cuando RD # es bajo, los datos del búfer de recepción del tipo FIFO con una longitud de 128 bytes del chip FT8U245AM aparecen en el bus D0 ... D7, si hay al menos un byte presente en el búfer. En la transición de nivel bajo a nivel alto, los datos se toman del bus de datos;

WR - escritura de entrada de datos estroboscópicos. Los datos del bus D0 ... D7 van al búfer de transferencia FIFO de 384 bytes del chip FT8U245AM en la transición de nivel alto a bajo en el pin WR, siempre que este búfer no esté completamente lleno;

TXE # - salida de la presencia de espacio en el búfer de transmisión del microcircuito FT8U245AM. Cuando este pin está bajo, los datos se pueden transferir al búfer de transferencia en el bus D0 ... D7;

RXF #: salida de la presencia de datos en el búfer de recepción del microcircuito FT8U245AM. Cuando este pin está bajo, los datos se pueden leer en el bus D0 ... D7;

Arroz. 1. Diagrama de tiempos del ciclo de lectura.

Figura 2. Diagrama de tiempos del ciclo de escritura.

InterfazI 2 C... Basado en bus serieI 2 C... Principales características técnicas del neumático.I 2 C.

I 2 C es una interfaz de dos cables desarrollada por Philips Corporation. En el requisito técnico inicial para la interfaz, la velocidad máxima de transferencia de datos era de 100 Kbps. Sin embargo, con el tiempo, aparecieron estándares para modos de operación de alta velocidad de I 2 C. Los dispositivos con diferentes velocidades de acceso se pueden conectar al mismo bus I 2 C, ya que la velocidad de transferencia de datos está determinada por la señal de reloj.

El protocolo de transferencia de datos está diseñado de tal manera que garantice una recepción confiable de los datos transmitidos.

Al transferir datos, un dispositivo es el "Maestro", que inicia la transferencia de datos y genera señales de sincronización. Otro dispositivo "Esclavo" - inicia la transmisión sólo en el comando recibido del "Maestro" Los microcontroladores PIC16CXXX tienen hardware implementado el modo "Esclavo" del dispositivo en el módulo SSP. El modo "Master" se implementa en el software. Los términos principales utilizados para describir el funcionamiento con el bus I 2 C:

Transmisor- un dispositivo que transmite datos en el bus

Receptor- dispositivo que recibe datos del bus

"Maestría"- el dispositivo que inicia la transmisión y genera la señal de reloj

"Esclavo"- el dispositivo al que se dirige el "Maestro"

Multi- "Maestro"- Modo de operación de bus I 2 C con más de un "Maestro"

Arbitraje- un procedimiento para garantizar que solo un "maestro" controle el bus

Sincronización- procedimiento para sincronizar una señal de reloj de dos o más dispositivos

Las etapas de salida de los acondicionadores de señal de sincronización (SCL) y datos (SDA) deben realizarse según circuitos de colector abierto (drenaje) para combinar varias salidas y conectarse a través de una resistencia externa a la fuente de alimentación positiva para que el bus esté a nivel " 1 "cuando un dispositivo no genera una señal" 0 ". La carga capacitiva máxima está limitada a 400 pF.

El algoritmo de supresión de ruido de hardware integrado garantiza la integridad de los datos en presencia de interferencias importantes. Todos los dispositivos compatibles con I2C tienen una interfaz que les permite comunicarse entre sí a través del bus, incluso si su voltaje de suministro es significativamente diferente. La siguiente figura muestra el principio de conectar varios circuitos integrados con diferentes voltajes de alimentación a un bus de intercambio.

Cada dispositivo es reconocido por una dirección única y puede funcionar como transmisor o receptor, dependiendo del propósito del dispositivo.

Además, los dispositivos se pueden clasificar como maestros y esclavos cuando transmiten datos. Un maestro es un dispositivo que inicia la transferencia de datos y genera señales de sincronización. En este caso, cualquier dispositivo direccionable se considera esclavo en relación con el maestro.

Según la especificación de la operación del bus, en un momento dado solo puede haber un maestro en el bus, es decir, el dispositivo que proporciona la formación de la señal del bus SCL. El presentador puede actuar como maestro-transmisor y maestro-receptor. Sin embargo, el bus le permite tener varios maestros, imponiendo ciertas características de su comportamiento en la formación de señales de control y monitoreando el estado del bus. La capacidad de conectar más de un maestro al bus significa que más de un maestro puede intentar iniciar una transferencia al mismo tiempo. Para eliminar las "colisiones" que pueden surgir en este caso, se ha desarrollado un procedimiento de arbitraje: el comportamiento del maestro cuando detecta una "toma" de bus por otro maestro.

Procedimiento de sincronización para dos dispositivos Este procedimiento se basa en el hecho de que todos los dispositivos I2C están conectados al bus de acuerdo con la regla de cableado En el estado inicial, las señales SDA y SCL son altas.

Protocolo de comunicación de busI 2 C... Asignación de señales de busI 2 C... Diagramas de tiempo del procedimiento de transferencia de datos.

Principio de funcionamiento

Físicamente, el bus I2C es una interfaz de dos cables con líneas seriales bidireccionales.

sincronización (SCL) y línea de datos (SDA). El bus I2C admite varios esclavos y maestros, pero solo un maestro puede estar activo a la vez. Cualquier dispositivo I2C puede conectarse al bus y comunicarse con el maestro. Todos los dispositivos se reconocen por una dirección única y se pueden utilizar como transmisor o receptor, según su función. Inicialmente, el bus I2C usaba direcciones de 7 bits, ahora son de 10 bits. Secundario

Hay tres velocidades de bits: 100 kbps (modo estándar), 400 kbps (modo rápido) y 3,4 Mbps (modo rápido). El número máximo de dispositivos conectados está determinado por la capacitancia máxima de 400 pF o aproximadamente 20-30 dispositivos El estándar I2C define el siguiente formato, que se muestra en la Fig. 4:

- Inicio: indica que el control del bus se ha transferido al dispositivo y se enviará un mensaje

- Dirección: número de 7 o 10 dígitos correspondiente a la dirección del dispositivo desde el que

para leer datos o en qué datos se escribirán.

- Bit R / W: un bit que indica que los datos se leerán desde un dispositivo

wa o escribir en otro dispositivo

- Ack: un bit del esclavo con confirmación de la acción del maestro

wah. Normalmente, se requiere un reconocimiento para cada Ibyte de dirección de datos, pero no siempre.

- Datos: un número entero de bytes leídos o escritos por el dispositivo.

- Detener - Indica el final del mensaje, el maestro libera el bus.

Si bien no hay transferencia de datos en el bus, las señales SCL y SDA son altas debido a la resistencia externa.

Las señales de INICIO y DETENCIÓN son generadas por el “Maestro” para determinar el inicio y el final de la transmisión de datos, respectivamente.

La señal de INICIO está formada por la transición de la señal SDA de nivel alto a bajo cuando la señal SCL es alta. La señal STOP se define como la transición SDA de baja a alta cuando nivel alto SCL. Por lo tanto, al transmitir datos, la señal SDA solo puede cambiar cuando la señal SCL es baja.

Debido a su versatilidad y la capacidad de transferir tráfico heterogéneo de manera eficiente, el bus USB se utiliza para conectar una amplia variedad de dispositivos a una PC. Está destinado a reemplazar los puertos de PC tradicionales: COM y LPT, así como los puertos del adaptador de juego y la interfaz MIDI. La especificación USB 2.0 también nos permite hablar sobre la conexión de "clientes" tradicionales a buses ATA y SCSI, así como capturar una parte del nicho de bus FireWire. El atractivo de USB es la capacidad de conectar / desconectar dispositivos sobre la marcha y la capacidad de usarlos casi de inmediato, sin reiniciar el sistema operativo. Sin embargo, también es conveniente conectar un gran número de dispositivos (hasta 127) a un bus, si hay concentradores. El controlador de host está integrado en la mayoría de las placas base modernas. También hay disponibles tarjetas de expansión con controladores USB (generalmente para el bus PCI). Sin embargo, el uso generalizado de USB se ve limitado por la actividad insuficiente de los desarrolladores de software (fabricantes de hardware): mirando a través de las listas de dispositivos, vemos que el soporte está indicado para todos en Windows 98 / SE / ME, pero en los gráficos Linux, MacOS , Unix e incluso Windows 2000, a menudo hay marcas desagradables N / A (No permitido).
Para que el sistema USB funcione, se deben cargar los controladores del controlador de host (o controladores, si hay más de uno). Cuando un dispositivo está conectado al bus USB, el sistema operativo Windows muestra el mensaje "Nuevo dispositivo encontrado" y, si el dispositivo está conectado por primera vez, ofrece descargar controladores para él. El sistema ya conoce muchos modelos de dispositivos y los controladores están incluidos en la distribución del sistema operativo. Sin embargo, es posible que también necesite un controlador del fabricante del dispositivo, que debe incluirse con su dispositivo, o puede que tenga que buscarlo en la web. Desafortunadamente, no todos los controladores funcionan correctamente: el controlador "sin formato" de la versión inicial puede necesitar ser reemplazado por uno más "correcto" para que el dispositivo sea reconocido normalmente y funcione bien. Pero este es un problema común para los usuarios de cualquier dispositivo, no solo los dispositivos USB.
Hagamos una lista de las áreas principales de la aplicación USB.
* Los dispositivos de entrada- teclados, ratones, trackballs, punteros de tableta, etc. Aquí el USB proporciona varios dispositivos interfaz uniforme. La conveniencia de usar USB para el teclado no es obvia, aunque junto con un mouse USB (conectado al puerto del concentrador integrado en el teclado), se reduce la cantidad de cables que se extienden desde la unidad del sistema hasta el escritorio del usuario.
* Impresoras. USB 1.1 proporciona aproximadamente la misma velocidad que el puerto LPT en modo ECP, pero cuando se usa USB, no hay problemas con la longitud del cable y la conexión de varias impresoras a una computadora (aunque se requieren concentradores). USB 2.0 acelerará la impresión de alta resolución al reducir el tiempo necesario para transferir grandes cantidades de datos. Sin embargo, existe un problema con el software antiguo, que funciona directamente con el puerto LPT en el nivel de registro: no podrá imprimir en una impresora USB.
* Escáneres. El uso de USB le permite abandonar los controladores SCSI u ocupar el puerto LPT. Al mismo tiempo, USB 2.0 también permitirá aumentar la velocidad de transferencia de datos.
* Dispositivos de audio- altavoces, micrófonos, auriculares (cascos). USB le permite transferir flujos de datos de audio suficientes para obtener la más alta calidad. La transmisión digital desde la propia fuente de señal (micrófono con convertidor y adaptador integrados) al receptor y el procesamiento digital en la computadora central eliminan la interferencia inherente a la transmisión de audio analógico. El uso de estos componentes de audio permite, en algunos casos, deshacerse de la tarjeta de sonido de la computadora: el códec de audio (ADC y DAC) se saca de la computadora y todas las funciones de procesamiento de señal (mezclador, ecualizador) son implementadas por el procesador central puramente en software. Es posible que los dispositivos de audio no tengan los altavoces y un micrófono adecuados, pero se limitan a convertidores y conectores estándar ("conectores") para conectar dispositivos analógicos convencionales.
* Sintetizadores musicales y controladores MIDI con interfaz USB. El bus USB permite que la computadora maneje flujos de múltiples canales MIDI (el ancho de banda del MIDI tradicional ya está muy por debajo de las capacidades de una computadora).
* Cámaras de video y fotografía. USB 1.1 le permite transferir imágenes estáticas de cualquier resolución en un tiempo razonable, así como transmitir un flujo de datos de video (video en vivo) con una velocidad de cuadros suficiente (25-30 Kbps) solo con baja resolución o compresión de datos, lo que naturalmente afecta la calidad de la imagen. USB 2.0 le permite transmitir datos de video de alta definición sin compresión (y pérdida de calidad). Con la interfaz USB, se producen tanto cámaras como dispositivos para capturar imágenes de una señal de televisión y sintonizadores de TV.
* Comunicaciones. Se produce una variedad de módems con la interfaz USB, incluido el cable y xDSL, adaptadores de comunicación por infrarrojos de alta velocidad (IrDA FIR): el bus le permite superar el límite de velocidad del puerto COM (115, 2 Kbps) sin aumentar la carga unidad Central de procesamiento... También hay disponibles adaptadores de red Ethernet que se conectan a una computadora a través de USB. Para conectar varias computadoras en Red de área local Se producen dispositivos especiales que realizan la conmutación de paquetes entre computadoras. Es imposible conectar incluso dos computadoras directamente (sin dispositivos adicionales) con puertos USB; solo un controlador de host puede estar presente en un bus (ver arriba). Un dispositivo especial para conectar un par de computadoras parece una "pastilla" incrustada en un cable USB con dos enchufes tipo A en los extremos. La combinación de más de dos computadoras también se complica por las limitaciones topológicas del USB: la longitud de un segmento de cable no debe exceder los 5 m, y el uso de concentradores para aumentar el alcance es ineficaz (cada concentrador proporciona solo 5 m de distancia adicional).
* Convertidores de interfaz permitir a través del puerto USB, que ahora está disponible en casi todas las computadoras, conectar dispositivos con una amplia variedad de interfaces: Centronics e IEEE 1284 (puertos LPT), RS-232C (emulación de UART 16550A - los conceptos básicos de los puertos COM) y otras interfaces seriales (RS-422, RS-485, V.35 ...), emuladores de puertos de teclado e incluso puertos de juegos, adaptadores al bus AT A, ISA, PC Card y cualesquiera otros para los que haya suficiente rendimiento . Aquí, el USB se convierte en un salvavidas cuando hay un problema con el segundo (tercer) puerto LPT o COM en una computadora portátil y en otras situaciones. Al mismo tiempo, el software de conversión puede proporcionar una emulación de la versión clásica de hardware de los puertos estándar de IBM PC, pero solo bajo el control del sistema operativo en modo protegido. Una aplicación MS-DOS puede acceder a dispositivos por direcciones de E / S, memoria, interrupciones, canales DMA, pero solo desde una sesión MS-DOS abierta en un sistema operativo con Soporte USB(generalmente Windows). Al arrancar MS-DOS "desnudo", la "varita mágica" no funciona. Los convertidores de interfaz permiten extender la vida útil de los dispositivos con interfaces tradicionales, obsoletos de las especificaciones de PC PC "99 y PC" 2001. La velocidad de los datos transferidos a través del convertidor USB-LPT puede ser incluso mayor que la de un puerto LPT real que funciona en modo SPP.
* Dispositivos de almacenamiento- discos duros, dispositivos de lectura y escritura de CD y DVD, streamers - cuando usan USB 1.1, reciben una velocidad de transferencia acorde con la velocidad de su conexión a LPT, pero más interfaz amigable(tanto hardware como software). Con la transición a USB 2.0, la tasa de transferencia de datos se vuelve acorde con ATA y SCSI, y las limitaciones en la cantidad de dispositivos son difíciles de lograr. Es especialmente interesante usar USB para dispositivos electrónicos de almacenamiento no volátil (en memoria flash); una unidad de este tipo puede ser muy compacta (del tamaño de un llavero para llaves) y espaciosa (16-256 MB hasta ahora, en el futuro - gigabytes y más). Dispositivos para conexión móvil variadores con la interfaz ATA-AT API; de hecho, estos son solo convertidores de interfaz colocados en una caja de bahía de 5 "o 3, 5" y, a veces, se fabrican directamente en el caso de un conector ATA de 36 clavijas. También se encuentran disponibles lectores de tarjetas SmartMedia y tarjetas CompactFlash.
* Dispositivos de juego- joysticks de todo tipo (desde "sticks" hasta volantes de coche), consolas con varios sensores (continuos y discretos) y actuadores (¿por qué no hacer un asiento de piloto de carreras con vibradores y balancines?) - están conectados de forma unificada. Esto elimina la interfaz que consume recursos del antiguo adaptador de juegos (ya abolido en la especificación de PC "99).
* Telefonos- analógico y digital (ISDN). La conexión de un teléfono le permite convertir su computadora en una secretaria con las funciones de marcación automática, contestador automático, seguridad, etc.
* Monitores- aquí el bus USB se utiliza para controlar los parámetros del monitor. El monitor informa al sistema de su tipo y capacidades (parámetros de sincronización); esto se hizo sin USB a través del bus DDC. Sin embargo, los monitores USB también permiten que el sistema los controle: los ajustes de brillo, contraste, temperatura de color, etc. ahora se pueden realizar mediante programación, y no solo desde los botones del panel frontal del monitor. Los concentradores suelen estar integrados en monitores. Esto es conveniente, ya que no siempre es conveniente incluir periféricos de escritorio en una unidad de sistema "debajo del escritorio".
* Llaves electronicas- dispositivos con cualquier nivel de inteligencia de protección - se pueden fabricar en el caso de enchufes USB. Son mucho más compactos y móviles que dispositivos similares para puertos COM y LPT.
Por supuesto, el alcance del bus USB no se limita a las clases de dispositivos enumeradas.
Los concentradores USB están disponibles como dispositivos individuales e integrado en dispositivos periféricos (teclados, monitores). Como regla general, los concentradores se alimentan de la red corriente alterna(deben alimentar los dispositivos conectados). También se producen concentradores que se instalan dentro de la unidad del sistema de la computadora y se alimentan con su fuente de alimentación. Dichos concentradores son más baratos que los externos y no requieren una toma de corriente adicional. Una de las opciones de diseño es instalar el concentrador en un soporte montado en una ventana para conectores adicionales. El acceso a sus conectores desde la "parte posterior" de la unidad del sistema no es muy conveniente para los usuarios. Otra opción es un hub instalado en una bahía de 3 ". Sus conectores son de fácil acceso, los indicadores de estado del puerto son claramente visibles, pero los cables que salen del panel frontal de la unidad del sistema no siempre son convenientes. Por otro lado, para la conexión llaves electrónicas (si es necesario cambiarlas con frecuencia) o accionamientos en miniatura, esta opción es la más conveniente.
Recientemente, también hay nuevos extensores de distancia. Este es un par de dispositivos que están interconectados con un cable de par trenzado convencional (o fibra óptica), conectados entre el dispositivo periférico y el concentrador. Un "cable de extensión" en el lado periférico también puede tener un concentrador para varios puertos. Desafortunadamente, el aumento en la distancia está limitado por las limitaciones de latencia de la señal inherentes al protocolo de bus USB, y solo se puede alcanzar una distancia de hasta 100 m. Pero incluso esta longitud le permite expandir el alcance de USB, por ejemplo, para control remoto video vigilancia.

Introducción

El bus USB (Universal Serial Bus) apareció según los estándares informáticos hace bastante tiempo; una versión de la primera versión aprobada del estándar apareció el 15 de enero de 1996. El desarrollo del estándar fue iniciado por empresas de gran reputación: Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom y Compaq.

El objetivo principal del conjunto de estándares para sus desarrolladores es crear una oportunidad real para que los usuarios trabajen en modo Plug & Play con dispositivos periféricos. Esto significa que debe haber una disposición para conectar el dispositivo a una computadora en ejecución, reconocerlo automáticamente inmediatamente después de conectarse y luego instalar los controladores apropiados. Además, es deseable suministrar energía a dispositivos de baja potencia desde el propio bus. La velocidad del bus debería ser suficiente para la gran mayoría de periféricos. En el camino, se va solucionando el problema histórico de falta de recursos en los buses internos de una PC IBM de una computadora compatible - Controlador USB toma solo una interrupción independientemente del número de dispositivos conectados al bus.

Especificaciones

Las capacidades USB se derivan de sus especificaciones técnicas:

• Alta velocidad de intercambio (tasa de bits de señalización a máxima velocidad): 12 Mb / s
• Longitud máxima del cable para una alta velocidad en baudios: 5 m
• Velocidad de bits de señalización de baja velocidad: 1,5 Mb / s
• Longitud máxima del cable para una velocidad de transmisión baja: 3 m
• El número máximo de dispositivos conectados (incluidos los multiplicadores) - 127
• Es posible conectar dispositivos con diferentes velocidades en baudios.
• No es necesario que el usuario instale elementos adicionales, como terminadores para SCSI
• Tensión de alimentación para dispositivos periféricos - 5 V
• Consumo máximo de corriente por dispositivo - 500 mA

Por lo tanto, es recomendable conectar casi cualquier dispositivo periférico a USB, excepto cámaras de video digitales y discos duros de alta velocidad. Esta interfaz es especialmente conveniente para conectar dispositivos conectados / desconectados con frecuencia, como cámaras digitales. Los conectores USB están diseñados para acoplarse / dividirse.

La capacidad de usar solo dos velocidades en baudios limita el uso del bus, pero reduce significativamente el número de líneas de interfaz y simplifica la implementación del hardware.

La alimentación directamente desde USB solo es posible para dispositivos de bajo consumo como teclados, ratones, joysticks, etc.

Cables y conectores

Las señales USB se transmiten a través de un cable de 4 hilos

Aquí GND es el circuito de "caja" para alimentar dispositivos periféricos, VBus - + 5V también para circuitos de potencia. El bus D + es para transmitir datos en el bus y el bus D- para recibir datos.

El cable para soportar el bus de velocidad completa es de par trenzado, blindado y también se puede utilizar para el funcionamiento a baja velocidad. El cable para la operación solo a la velocidad mínima (por ejemplo, para conectar un mouse) puede ser cualquiera y sin blindaje.

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abstracto

InterfazUSB

Introducción

interfaz de cable de hardware

El aumento en la cantidad de dispositivos conectados a una computadora personal y, en consecuencia, el desarrollo de interfaces externas ha llevado a una situación contradictoria: por un lado, la computadora debe tener muchos conectores diferentes y, por otro, la mayoría de ellos. no se utilizan. Esta situación está determinada por el desarrollo histórico de las interfaces de PC: cada interfaz tenía su propio conector dedicado. Además, en la mayoría de los casos, solo se puede conectar un dispositivo a un puerto. Además, el problema de la multiplicidad de varias conexiones incluye los siguientes aspectos:

Casi todos los dispositivos requieren una asignación de interrupción de hardware (IRQ);

La mayoría de los dispositivos requieren bloque externo comida;

Cada dispositivo tiene su propio protocolo de comunicación, que multiplica el número requerido de controladores;

Configurar una gran cantidad de dispositivos, muchos de los cuales no son compatibles con las especificaciones Plug and Play, es bastante difícil para el usuario medio y para otros.

Naturalmente, los fabricantes hardware pensé en crear una interfaz unificada y universal. Y a principios de 1996, se publicó la versión 1.0 de la nueva interfaz USB (Universal Serial Bus).

Los buses seriales permiten conectar múltiples dispositivos usando solo 1 o 2 pares de cables. Funcionalidad estos buses son mucho más anchos que las interfaces LAN tradicionales.

El bus USB está diseñado específicamente para dispositivos periféricos conectados a una computadora personal. Los dispositivos se pueden conectar a USB mediante un cable de cuatro vías sin apagar la computadora. Isócrono Transferencia USB permiten la transferencia de señales de audio digital, y el bus USB 2.0 es capaz de transportar datos de video. Todas las transmisiones se controlan de forma centralizada y la PC es el nodo de control necesario en la raíz de la estructura del árbol del bus. La especificación USB implica la conexión transparente de dispositivos al bus y permite múltiples dispositivos en un solo puerto. El adaptador USB está incluido en todos los chipsets de placa base modernos.

1. Historial de USB

La interfaz USB apareció hace bastante tiempo según los estándares informáticos. La especificación de la versión 1.1 para esta interfaz se publicó a principios de 1996, la mayoría de los dispositivos admiten la versión 1.1, que se lanzó en el otoño de 1998, en la que se eliminaron los problemas descubiertos de la primera edición. En la primavera de 2000, se publicó la especificación USB 2.0, que proporciona un aumento de 40 veces en banda ancha neumáticos. A finales de 2008, el USB Implementers Forum finalizó la especificación USB 3.0. El nuevo estándar ha aumentado el rendimiento en otras 10 veces (rendimiento máximo: 5 Gbps).

Inicialmente (en las versiones 1.0 y 1.1), el bus proporcionaba dos velocidades de transferencia de datos: FS de velocidad completa (velocidad completa) - 12 Mbit / sy LS de baja velocidad (Low Speed) - 1,5 Mbit / s. En la versión 2.0, también se define un HS (High Speed) de alta velocidad - 480 Mbit / s, lo que le permite ampliar significativamente la gama de dispositivos conectados al bus. Los dispositivos con las tres velocidades pueden estar presentes y funcionar simultáneamente en el mismo sistema. Esto proporciona compatibilidad con versiones anteriores de dispositivos USB 2.0 con USB 1.x, es decir, Los dispositivos USB 1.x "antiguos" funcionarán con controladores USB 2.0, aunque a una velocidad de 12 Mbps. La velocidad de 480 Mbit / s se logra solo con el uso simultáneo de un controlador USB 2.0 y periféricos USB 2.0.

El bus USB se diseñó para proporcionar un mecanismo para la interacción de los sistemas informáticos y telefónicos, pero pronto los miembros del comité de desarrollo se dieron cuenta de que el USB podía satisfacer las necesidades de muchas aplicaciones y todas las áreas de la telefonía informática.

Los desarrolladores de autobuses se centraron en crear una interfaz con las siguientes propiedades:

Ampliación de periféricos de PC de fácil implementación;

Una solución de bajo costo que le permite transferir datos a altas velocidades;

Flexibilidad del protocolo de transferencia mixto de datos isócronos y mensajes asíncronos;

Integración con dispositivos fabricados;

Cobertura de todo tipo de configuraciones y diseños de PC;

Seguridad interfaz estándar capaz de conquistar rápidamente el mercado;

Creación de nuevas clases de dispositivos que amplían el PC.

Casi todas las tareas se resolvieron, y en la primavera de 1997 comenzaron a aparecer computadoras equipadas con conectores para conectar dispositivos USB. El icono denota oficialmente el bus USB, tanto en Windows como en los puertos USB.

En febrero de 2004, Intel, junto con Agere, Systems, HP, Microsoft Corporation, NEC, Philips Semiconductors y Samsung Electronics, anunció la formación del Wireless USB Promoter Group. Su tarea es promover la tecnología de alta velocidad para la conexión inalámbrica de dispositivos externos Wireless USB a una velocidad de 480 Mbit / s con un alcance con bajo consumo de energía de hasta 10 metros.

2. Comparación de USB con otras interfaces

Actualmente, no existe una alternativa digna al USB (excepto, quizás, el competidor inicial - Fire Wire, pero este bus tiene un sistema de conexión fundamentalmente diferente). Las interfaces comparables a USB en velocidad en baudios requieren convertidores especiales (por ejemplo, RS-485). Interfaces que no requieren elementos adicionales, ya sea de baja velocidad o con un objetivo limitado (RS-232, LPT, MIDI, etc.). Además, las ventajas indudables de USB incluyen la organización de la inmunidad al ruido a nivel de hardware y protocolos de bus y soporte Plug and Play "incorporado", así como la ausencia de elementos adicionales para conectar dispositivos (como terminadores para el Interfaz SCSI). El único inconveniente puede considerarse un poco corto. conexión de cable pero tenga en cuenta que el USB se diseñó como un bus doméstico y las conexiones de larga distancia no se integraron en él desde el principio.

3. Arquitectura USB-NSEn s

3.1 Arquitectura general

Para el bus USB, se ha elegido un formato de transferencia de datos en serie, que proporciona su menor costo y mayor flexibilidad. La señal de temporización y los datos se codifican juntos y se transmiten como una sola señal. Como resultado, no hay restricciones en la frecuencia del reloj o las distancias asociadas con el desplazamiento de datos, lo que permite conexiones de gran ancho de banda a altas velocidades de reloj.

Para conectarse simultáneamente al bus USB un gran número de dispositivos que se pueden quitar y conectar en cualquier momento, este bus tiene una estructura de árbol. Una computadora en esta configuración es un dispositivo de control y se llama host. Los nodos en los dispositivos de la casa del árbol llamados concentradores que actúan como componentes de control intermedios entre el host y los dispositivos de E / S. La computadora tiene un concentrador incorporado llamado concentrador raíz que conecta todo el árbol a la computadora host. Las “hojas” del árbol son dispositivos de E / S (teclado, parlantes, conexión a Internet, TV digital, etc.), que se denominan funciones en la terminología USB.

3.2 Componentes USB

El bus USB consta de los siguientes elementos.

El controlador de host es el controlador principal que forma parte de la unidad del sistema de la computadora y controla el funcionamiento de todos los dispositivos en el bus USB. En aras de la brevedad, simplemente se lo denomina "host". Solo se permite un host en el bus USB. Unidad del sistema una computadora personal contiene uno o más hosts, cada uno de los cuales administra un bus USB separado.

Un dispositivo puede ser un concentrador, una función o un dispositivo compuesto.

Puerto (Puerto): punto de conexión.

Hub (también conocido como hub) es un dispositivo que proporciona puertos adicionales en el bus USB. En otras palabras, el concentrador convierte un puerto (puerto ascendente) en varios puertos (puertos descendentes). La arquitectura permite la conexión de varios hubs (no más de 5). El concentrador reconoce la conexión y desconexión de dispositivos a los puertos y puede controlar la fuente de alimentación a los puertos. Cada uno de los puertos se puede habilitar o deshabilitar y configurar para una velocidad en baudios completa o limitada. El concentrador proporciona aislamiento de los segmentos de baja velocidad de los de alta velocidad. El concentrador puede limitar la corriente consumida por cada puerto.

El concentrador raíz es el concentrador que forma parte del host.

La función (función) es un dispositivo periférico (PU) o un bloque separado periférico, capaz de transmitir y recibir información a través del bus USB. Cada función proporciona información de configuración que describe las capacidades del CP y los requisitos de recursos. La función debe ser configurada por el host antes de su uso; se debe seleccionar un ancho de banda de canal y opciones de configuración.

3.3 Propiedades de los constituyentes

Propiedades del dispositivo USB

La especificación USB define rígidamente un conjunto de propiedades que cualquier dispositivo USB debe admitir:

Direccionamiento: el dispositivo debe responder a la dirección única que se le asignó y solo a él;

Configuración: después de encenderlo o reiniciarlo, el dispositivo debe proporcionar una dirección cero para poder configurar sus puertos;

Transferencia de datos: el dispositivo tiene un conjunto de puntos finales para comunicarse con el host. Para los endpoints que aceptan diferentes tipos de transferencia, solo uno de ellos está disponible después de la configuración;

Administración de energía: cualquier dispositivo conectado no debe consumir más de 100 mA del bus. Si el concentrador no puede proporcionar al dispositivo la corriente declarada, el dispositivo no se utilizará;

Suspendido: el dispositivo USB debe admitir el modo suspendido para que consuma menos de 500 μA de corriente. El dispositivo debería suspenderse automáticamente cuando el bus ya no esté activo;

Activación remota: la capacidad de activación remota permite que un dispositivo suspendido envíe una señal a un host, que también puede estar en estado suspendido.

Propiedades del concentrador

El concentrador realiza la conmutación de señales y el voltaje de suministro, además de monitorear el estado de los dispositivos conectados a él, notificando al host sobre los cambios. El concentrador consta de dos partes: el controlador del concentrador y el repetidor del concentrador.

El controlador contiene registros para comunicarse con el host. Se accede a los registros mediante comandos específicos para acceder al concentrador. Los comandos le permiten configurar el concentrador, administrar puertos descendentes y sondear su estado.

El repetidor es una tecla controlable que conecta el puerto de salida a la entrada. Tiene medios para reiniciar y suspender la señalización.

Los puertos de concentradores descendentes pueden estar en los siguientes estados:

Apagado (Apagado): no se suministra energía al puerto (solo es posible para concentradores que cambian la energía). Los búferes de salida se establecen en un estado de alta impedancia, las señales de entrada se ignoran;

Desconectado: el puerto no transmite señales en ninguna dirección, pero puede detectar la conexión del dispositivo;

Deshabilitado: el puerto transmite solo una señal de reinicio (mediante el comando del controlador), las señales del puerto (excepto para la detección de desconexión) no se aceptan;

Habilitado: el puerto transmite señales en ambas direcciones. A la orden del controlador o al detectar un error de trama, el puerto pasa al estado "Deshabilitado", y al detectar una desconexión, al estado "Desconectado";

Suspendido: el puerto está transmitiendo una señal de hibernación. Si el concentrador está activo, no se transmiten señales a través del puerto en ninguna dirección.

El controlador del concentrador identifica el estado de cada puerto mediante registros separados. Existe un registro general, cuyos bits reflejan el hecho de que el estado de cada puerto ha cambiado. Esto permite que el host averigüe rápidamente el estado del concentrador y, si las transacciones especiales detectan cambios, aclarar el estado.

Propiedades del anfitrión

El anfitrión tiene las siguientes responsabilidades:

Detección de conexión y desconexión de dispositivos USB;

Control de flujo de datos;

Recopilación de estadísticas;

Provisión de ahorro energético por la PU conectada.

El software del sistema del controlador gestiona la interacción entre los dispositivos y su software que se ejecuta en la computadora host para coordinar:

Numeración y configuración de dispositivos;

Transferencias de datos isócronas;

Transferencias de datos asincrónicas;

Manejo de energía;

Información sobre la gestión de dispositivos y bus.

4. Hardware

4.1 Cables

La especificación USB tiene varios requisitos para la conexión del cable:

Prevención de errores de conexión de conectores;

Sencillez de conexión por cable;

Posibilidad de conectar dispositivos alimentados desde el bus y la posibilidad de conectar dispositivos alimentados externamente.

El cable de conexión utilizado para conectar dispositivos USB es un cable de cuatro núcleos con pantalla trenzada y cubierta protectora de PVC. Dos conductores son para la transmisión de datos, uno para la fuente de alimentación (+5 V) y otro para tierra.

La especificación USB 2.0 define tres posibles tipos cables usados:

Cable desmontable estándar;

Cable fijo de alta velocidad (velocidad máxima);

Cable no extraíble de baja velocidad.

Se utiliza un cable desmontable estándar para conectar el host o concentrador al dispositivo. Por un lado, termina con un conector tipo “A” para la conexión a un host o hub, y por el otro, con un conector tipo “B” o “mini-B” para la conexión a un dispositivo. Ambos conectores están marcados con el logotipo USB.

Un cable no desmontable termina en un lado con un conector tipo "A" (marcado) para conectarse a un host o concentrador, y en el otro lado está rígidamente conectado al dispositivo, es decir. tiene un solo conector.

El cable de alta velocidad tiene una impedancia de 90 + 15% ohmios y un retardo de propagación completo de 26 ns. El cable debe tener un par trenzado de conductores de señal y una trenza de blindaje. Este cable también se puede utilizar para conexiones de baja velocidad.

El cable de baja velocidad está diseñado para funcionar a velocidades de hasta 1,5 MB / s. En este sentido, se imponen menos requisitos al cable: el cable de baja velocidad no tiene un par trenzado de cables de señal y trenzas de blindaje. Debe tener una capacitancia en el rango de 200-450 pF y un retardo de propagación de la señal de no más de 18 ns.

La longitud del cable de conexión está determinada por la impedancia y el retardo de propagación de la señal. En promedio, la longitud es de tres a cinco metros, pero puede llegar a diez. El factor determinante es la mano de obra y el material utilizado.

4.2 Conectores

Para prevenir errores Conexiones USB utiliza cables USB con diferentes conectores. Según la especificación, los dispositivos USB pueden utilizar tres tipos de conectores: "A", "B" y "Mini-B". Los conectores "A" designan pertenecientes al dispositivo "maestro", se utilizan en hosts y concentradores. Siempre se pueden encontrar, por ejemplo, en modernos placas base Computadoras personales... Los conectores "B" utilizan dispositivos "esclavos". El tipo de conector mini-B apareció en la especificación en 2000 con la introducción del estándar USB 2.0. Este conector está posicionado para su uso en tamaños pequeños. dispositivos móviles, por ejemplo, en celulares cuando las dimensiones del propio dispositivo son acordes con las dimensiones del conector.

Estructuralmente, los conectores están concebidos para que primero se conecte el bus de potencia y luego el bus de datos.

La especificación USB define un esquema de color estándar para los conductores dentro de un cable USB, lo que facilita la identificación de los conductores cuando se utilizan cables de diferentes fabricantes.

El cable también tiene líneas VBus y GND para llevar la tensión de alimentación de 5 V a los dispositivos. La sección transversal de los conductores se selecciona de acuerdo con la longitud del segmento para garantizar el nivel de señal y la tensión de alimentación garantizados.

5. Principios de transmisión de datos

La información enviada a través de conexiones USB se organiza en paquetes, cada uno de los cuales contiene uno o más bytes de datos. La interfaz USB utiliza varios tipos de paquetes:

El paquete del token describe el tipo y la dirección de la transferencia de datos, la dirección del dispositivo y el número de serie del punto final (CT es la parte direccionable del dispositivo USB); los signos de paquete son de varios tipos: IN, OUT, SOF, SETUP;

Un paquete de datos contiene los datos que se van a transmitir;

Se utiliza un paquete de reconocimiento para informar los resultados de la transferencia de datos; Hay varios tipos de paquetes de venta: ACK, NAK, STALL.

Así, cada transacción consta de tres fases: la fase de transmisión del paquete de bandera, la fase de transmisión de datos y la fase de negociación.

Se utilizan varios tipos de transferencia de información en la interfaz USB:

La transferencia de control se utiliza para la configuración del dispositivo, así como para otros dispositivo específico metas. Las transferencias de control contienen dos etapas: la etapa de configuración y la etapa de estado. Entre ellos puede haber una etapa de transferencia de datos. La etapa de configuración se utiliza para ejecutar una transacción de CONFIGURACIÓN, durante la cual se envía información a la función CT de control. Una transacción de CONFIGURACIÓN contiene un paquete de CONFIGURACIÓN, un paquete de datos y un paquete de reconciliación.

Si el paquete de datos se recibe con éxito, envía un paquete ACK al host. De lo contrario, la transacción finaliza.

La transferencia masiva se utiliza para transferir una cantidad relativamente grande de información. Las transferencias de transmisión se caracterizan por una transferencia de datos garantizada sin errores entre el host y la función al detectar errores de transmisión y volver a solicitar información.

Una transferencia fallida se utiliza para transferir una pequeña cantidad de información para la cual es importante la transferencia oportuna. Tiene una duración limitada y una mayor prioridad sobre otros tipos de transferencias. Las transferencias de interrupción pueden contener transferencias IN o OUT. Si la función no tiene información para la cual se requiere una interrupción, entonces, en la fase de transferencia de datos, la función devuelve un paquete NAK. Si se suspende la operación de CT con interrupción, la función devuelve un paquete STALL. Si es necesaria una interrupción, la función devuelve la información necesaria en la fase de transferencia de datos. Si el host recibió correctamente los datos, envía un paquete ACK. De lo contrario, el host no envía el paquete coincidente.

La transferencia isócrona también se denomina transmisión en tiempo real. La información transmitida en dicha transferencia requiere una escala de tiempo real cuando se crea, envía y recibe. Las transacciones isócronas contienen una fase de transferencia de características y una fase de transferencia de datos, pero no tienen una fase de conciliación. El host envía la etiqueta IN- o OUT, después de lo cual, en la fase de transferencia de datos, el CT (para la etiqueta IN) o el host (para la etiqueta OUT) envía los datos. Las transacciones isócronas no admiten la fase de conciliación y el reenvío de datos en caso de errores.

Reenviado en el bus Información USB se puede dividir en dos categorías: información de control y datos. Los paquetes de control se utilizan para direccionar los dispositivos al iniciar transferencias de datos y para confirmar que recibieron los datos correctos y los mensajes de error. Los paquetes de datos contienen los datos de entrada y salida que el host intercambia con el dispositivo y otra información.

Cada paquete consta de uno o más campos que contienen diferentes tipos de información. El primer campo de cualquier paquete se denomina identificador y se denomina PID. Identifica el tipo de paquete. Este campo contiene cuatro bits de información que se transmiten dos veces. La primera vez se envían sus valores reales y la segunda vez los aumentados. Esto permite que el dispositivo receptor verifique la validez del byte PID recibido.

El mecanismo de transferencia de datos es asincrónico y basado en bloques. El bloque de datos transmitidos se denomina trama USB o trama USB (consta de paquetes) y se transmite en un intervalo de tiempo fijo. La operación de comandos y bloques de datos se implementa mediante una abstracción lógica llamada canal. El dispositivo externo también se divide en abstracciones lógicas llamadas puntos finales. Por lo tanto, un canal es un enlace lógico entre el controlador de host y el punto final de un dispositivo externo. Un canal se puede comparar con un archivo abierto.

El canal predeterminado se usa para transmitir comandos (y los datos incluidos en los comandos), y los canales de transmisión o los canales de mensajes se abren para la transferencia de datos.

No existe un mecanismo de interrupción real para el bus USB (como para el puerto serie). En cambio, el controlador de host sondea los dispositivos conectados en busca de datos de interrupción. El sondeo se produce a intervalos fijos, normalmente cada 1 a 32 ms.

Desde el punto de vista del controlador, las capacidades de interrupción están determinadas por el controlador de host, que proporciona soporte para la implementación física de la interfaz USB.

6.USB-yconstrucción

Debido a su versatilidad y la capacidad de transferir tráfico heterogéneo de manera eficiente, el bus USB se utiliza para conectar una amplia variedad de dispositivos a una PC. Está destinado a reemplazar los puertos de PC tradicionales: COM y LPT, así como los puertos del adaptador de juego y la interfaz MIDI.

Normalmente, un dispositivo USB es una función USB con un puerto de conexión. Ejemplos típicos de funciones son:

Punteros: ratón, tableta, lápiz óptico;

Dispositivos de entrada: teclado, escáner;

Dispositivos de salida: impresora, altavoces, monitor;

Adaptador de teléfono ISDN;

Unidades flash.

A menudo, un dispositivo USB tiene un concentrador integrado que le permite conectar otros dispositivos.

6.1 Ratón y teclado

La conexión del mouse USB se puede justificar si es necesario para liberar Puerto serial... Sin embargo, todavía hay un puerto PS / 2 para el mouse, por lo que un mouse USB no es particularmente necesario, excepto por la capacidad de configurar la tasa de sondeo, que será apreciada por los aficionados. juegos de computadora, o en ausencia de otros puertos (en computadoras portátiles).

El uso de un teclado USB es interesante solo por la capacidad de conectar un mouse USB directamente al teclado, así como por el ahorro de recursos del sistema.

6.2 Monitores

A diferencia de los altavoces USB, que no requieren una tarjeta de sonido, un monitor USB aún requiere un adaptador de gráficos (tarjeta de video). “USB” en el nombre significa la presencia de puertos USB que le permiten conectar dispositivos USB directamente al monitor, así como la capacidad de configurar mediante programación la configuración del monitor a través de la interfaz USB.

6.3 AdaptadoresUSB a COMyUSB a LPT

Los convertidores USB a COM y USB a LPT son indispensables cuando se utilizan puertos paralelos ya ocupado (o inhabilitado) en el sistema. Estos dispositivos permiten conectar dispositivos con interfaces seriales (mouse, módem) y paralelas (impresora, escáner) al puerto USB. El adaptador USB a COM también será útil para los usuarios de portátiles, porque solo tienen un puerto serie.

6.4 Escáneres

El principal interés del escáner USB es la falta de fuente de alimentación externa. La velocidad de funcionamiento de estos escáneres no es diferente de la habitual. el principal determinante no es la tasa de transferencia de datos, sino la velocidad del movimiento del cabezal de escaneo.

6.5 Módems

Estos módems no requieren fuente de alimentación externa y funcionan completamente desde el bus. Por un lado, esto hizo posible reducir significativamente el tamaño de los propios módems, pero por otro lado, dichos módems tienen todas las ventajas y desventajas de los módems suaves. En muchos módems USB, los fabricantes han reducido el número de indicadores de estado o utilizan la pantalla de software, lo que no es muy conveniente.

6.6 Altavoces

Los altavoces USB no requieren una tarjeta de sonido y la señal se convierte a analógica en los propios altavoces a través de un convertidor de analógico a digital incorporado.

Distinga entre altavoces USB y altavoces alimentados por USB. La segunda opción es un altavoz normal que requiere una tarjeta de sonido, pero sin una fuente de alimentación separada. Se pueden distinguir por el conector adicional a la tarjeta de sonido. Cuando se conectan al bus, el sistema ni siquiera reconoce estos altavoces como un dispositivo nuevo.

La calidad de sonido obtenida cuando se utilizan altavoces USB es significativamente mayor que cuando se utilizan altavoces convencionales junto con la mayoría de tarjetas de sonido... La única limitación es que la computadora debe tener un rendimiento suficiente para proporcionar un flujo continuo de datos a los altavoces, de lo contrario, cualquier movimiento del mouse puede provocar la desaparición del sonido.

El flujo de datos que se transfiere a los altavoces USB es bastante grande, lo que crea un tráfico notable desde la computadora a los altavoces. Por este motivo, se recomienda conectar los altavoces directamente a una computadora o al concentrador más cercano.

6.7 unidades flash

Las unidades flash USB tienen ventajas significativas:

La unidad flash se puede conectar a cualquier computadora moderna sin apagado;

El disco puede ser de arranque;

Compatible con casi todos los sistemas operativos;

La velocidad de escritura es bastante alta, aunque menor que la de disco duro;

Faltan sectores defectuosos;

Resistencia a los golpes de aproximadamente 1000 G (mucho más que cualquier disco duro moderno);

Tiempo de almacenamiento de datos: al menos 10 años;

El número de ciclos de escritura es de al menos un millón;

El espacio en disco es lo suficientemente grande.

Desde un disco USB, puede ejecutar programas, editar archivos sin recurrir al disco duro de su computadora. Esto hace que sea mucho más fácil sincronizar archivos entre computadoras, por ejemplo, casa y trabajo.

Según la especificación USB, se pueden conectar 127 dispositivos a un puerto utilizando el concentrador correspondiente. En la práctica, sin embargo, el número de unidades flash está limitado por el número de letras de unidad libres (26 letras menos A, B y C, para un máximo de 23 unidades).

Las unidades flash se formatean fácilmente Herramientas de Windows... En este caso, el usuario puede elegir el tipo él mismo. sistema de archivos(FAT o FAT32).

6.8 Hubs

Los concentradores no son dispositivos USB en sí mismos. Su trabajo consiste en convertir un puerto USB en varios puertos. Los modelos se clasifican según la cantidad de puertos proporcionados, los estándares admitidos y el tipo de fuente de alimentación.

Los concentradores pueden ser internos (conectados al bus PIC) y externos. La fuente de alimentación para concentradores externos suele ser externa, pero hay excepciones.

6.9 Tecnología de medición

La velocidad en baudios del canal USB le permite usar el bus USB para conectar instrumentos de medición como osciloscopios digitales, analizadores lógicos, generadores de señales y más. En tales dispositivos, el USB se utiliza tanto para transferir datos a una computadora para su posterior procesamiento y visualización, como para configurar los parámetros del dispositivo.

6.10 Dispositivos exóticos

Recientemente, han comenzado a aparecer dispositivos USB bastante exóticos en el mercado de productos informáticos. La lista de dispositivos, en general, no relacionados con periféricos de computadora, es bastante grande. Interesante, por ejemplo, una linterna USB, que le permite iluminar el teclado o el lugar de trabajo, o un ventilador USB. Los dispositivos exóticos incluyen un calienta tazas USB, una almohadilla térmica USB e incluso un cepillo de dientes USB.

7. Instale y configure USB-ydispositivos

La especificación USB se desarrolló para admitir directamente la especificación Plug and Play. Cada dispositivo, cuando está conectado al bus USB, indica su existencia e informa el ID del fabricante y el ID del dispositivo. Estos identificadores definen información al elegir un controlador cargado, información sobre la cual se busca en el registro. Si no se encuentra un controlador adecuado en el registro, se realiza el procedimiento para instalar un nuevo dispositivo (controlador). La especificación Plug and Play asume una conexión transparente y una configuración automática de dispositivos. Se requiere la intervención del usuario cuando el sistema no pudo encontrar el controlador requerido y le pregunta al usuario su ubicación, o el sistema no pudo asignar correctamente los recursos del sistema.

Para conectar dispositivos al bus, no se requieren pasos adicionales (por ejemplo, configurar puentes al conectar discos duros a la interfaz IDE), y la posibilidad de una conexión incorrecta es excluida por diferentes conectores. Muchos fabricantes proporcionan sus propios controladores de dispositivos.

Dado que los datos se intercambian a través del bus USB solo entre la computadora y los dispositivos, al conectar los dispositivos, tenga en cuenta el ancho de banda que consumen. Los dispositivos con grandes volúmenes de recepción y / o transmisión de datos deben conectarse a la propia computadora o al nodo libre más cercano.

Por otro lado, al conectar dispositivos, tenga en cuenta los estándares USB que admiten. Los dispositivos y el software que son críticos para el ancho de banda del bus se negarán a funcionar con la configuración incorrecta y requerirán conmutación. Si el controlador de host es antiguo, todas las ventajas de USB 2.0 serán inaccesibles para el usuario. En este caso, tendrá que cambiar el controlador de host, es decir placa del sistema... El controlador y los concentradores USB 2.0 también permiten aumentar el ancho de banda total del bus para dispositivos más antiguos. Si los dispositivos FS están conectados a diferentes puertos Concentradores USB 2.0 (incluida la raíz), entonces el rendimiento total para ellos aumentará en comparación con 12 Mbit / s tantas veces como se utilicen los puertos de los concentradores de alta velocidad.

Conclusión

Universal Serial Bus USB está diseñado para reemplazar interfaces heredadas como RS-232 (puerto COM) y interfaz paralela IEEE 1284 (puerto LPT), es decir, reemplaza los puertos de teclado y mouse en serie y en paralelo; todos los dispositivos están conectados a un conector, lo que permite instalar varios dispositivos con la facilidad de la tecnología Plug & Play. La tecnología Plug & Play permite el intercambio en caliente sin apagar y reiniciar la computadora. Después de la conexión física, los dispositivos se reconocen correctamente y se configuran automáticamente: USB determina de forma independiente qué está exactamente conectado a la computadora, qué controlador y recursos necesitará el dispositivo, luego de lo cual asigna todo esto sin la intervención del usuario. Para un rendimiento adecuado del neumático, es necesario Sistema operativo que funcione correctamente con él.

Se pueden conectar hasta 127 dispositivos simultáneamente al bus USB: monitores, impresoras, escáneres, teclados, etc. Cada dispositivo conectado en el primer nivel puede funcionar como un concentrador, es decir, si hay conectores adecuados, se pueden conectar varios dispositivos más. Intercambio de interfaz - por lotes, tipo de cambio - de 1,5 Mbit / sa 480 Mbit / s.

Además, los dispositivos de bajo consumo se alimentan desde el propio bus. En el camino, se está resolviendo el problema histórico de falta de recursos en los buses internos de una PC IBM de una computadora compatible: el controlador USB solo toma una interrupción, independientemente de la cantidad de dispositivos conectados al bus.

Los conectores USB están diseñados para acoplarse / dividirse.

Todas estas características y ventajas de la interfaz USB han jugado un papel decisivo en el hecho de que esta tecnología haya ganado tanta popularidad. Versatilidad de conexión por Tipo USB condujo al hecho de que el presente interfaz USB se extendió por todas partes, desplazando puertos obsoletos en las computadoras.

Sin embargo, el rendimiento Capacidades USB 2.0 ya no es suficiente para muchos dispositivos modernos. Nuevo Estándar USB 3.0 proporciona un mayor ancho de banda, así como otras innovaciones. Sobre el este momento los equipos y dispositivos que soportan USB 3.0 apenas están comenzando a implementarse. Sin embargo, según la empresa de investigación InStart, el nuevo estándar ocupará el 25% del mercado en 2013.

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