Интерфейсы, порты ПК
Другие рефераты
Введение
Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс
(interface) как границу раздела двух систем, устройств или программ;
элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для
соединения устройств. Мы же поговорим о интерфейсах, позволяющих подключать
к персональным (и не только) компьютерам разнообразные периферийные
устройства и их контроллеры. По способу передачи информации интерфейсы
подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном
интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и
передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В
PC традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый
LPT-портами. В последовательном же интерфейсе биты передаются друг за
другом, обычно по одной линии. СОМ порты PC обеспечивают последовательный
интерфейс в соответствии со стандартом RS-232C. При рассмотрении
интерфейсов важным параметром является пропускная способность.
В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают
внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это
могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры,
принтеры, цифровые камеры и прочее.
Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной
передачи данных.
Оглавление
+1. Общая характеристика
+2. Структура USB
+3. Физический интерфейс
+4. Модель передачи данных
+5 Типы передачи данных
6. Протокол
7. Устройства USB - функции и хабы
9. Хост-контроллер
Список использованной литературы
Шина USB
Общая характеристика
USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина)
является промышленным стандартом расширения архитектуры PC, ориентированным
на интеграцию с телефонией и устройствами бытовой электроники. Версия 1.0
была опубликована в январе 1996 года. Архитектура USB определяется
следующими критериями:
> Легко реализуемое расширение периферии PC.
> Дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Mбит/с.
> Полная поддержка в реальном времени передачи аудио и (сжатых)
видеоданных.
> Гибкость протокола смешанной передачи изохронных данных и
асинхронных сообщений.
> Интеграция с выпускаемыми устройствами.
> Доступность в PC всех конфигураций и размеров.
> Обеспечение стандартного интерфейса, способного быстро завоевать
рынок.
> Создание новых классов устройств, расширяющих PC.
> С точки зрения конечного пользователя, привлекательны следующие
черты USB:
> Простота кабельной системы и подключений.
> Скрытие подробностей электрического подключения от конечного
пользователя.
> Самоидентифицирующиеся ПУ, автоматическая связь устройств с
драйверами и конфигурирование.
> Возможность динамического подключения и конфигурирования ПУ.
> С середины 1996 года выпускаются PC со встроенным контроллером USB,
реализуемым чипсетом. Уже появились модемы, клавиатуры, сканеры,
динамики и другие устройства ввода/вывода с поддержкой USB, а также
мониторов с USB-адаптерами - они играют роль концентраторов для
подключения других устройств.
Структура USB
USB обеспечивает одновременный обмен данными между хост-компьютером и
множеством периферийных устройств (ПУ). Распределение пропускной
способности шины между ПУ планируется хостом и реализуется им с помощью
посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать
и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.
В архитектуре современных компьютеров все большее значение приобретают
внешние шины, служащие для подключения различных устройств. Сегодня это
могут быть, например, внешние жесткие диски, CD-, DVD-устройства, сканеры,
принтеры, цифровые камеры и прочее.
Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной
передачи данных.
Ниже приводится авторский вариант перевода терминов из спецификации
"Universal Serial Bus Specification", опубликованной Compaq, DEC, IBM,
Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Более подробную и оперативную
информацию можно найти по адресу:
Устройства (Device) USB могут являться хабами, функциями или их
комбинацией. Хаб (Hub) обеспечивает дополнительные точки подключения
устройств к шине. Функции (Function) USB предоставляют системе
дополнительные возможности, например подключение к ISDN, цифровой джойстик,
акустические колонки с цифровым интерфейсом и т. п. Устройство USB должно
иметь интерфейс USB, обеспечивающий полную поддержку протокола USB,
выполнение стандартных операций (конфигурирование и сброс) и предоставление
информации, описывающей устройство. Многие устройства, подключаемые к USB,
имеют в своем составе и хаб, и функции. Работой всей системы USB управляет
хост-контроллер (Host Controller), являющийся программно-аппаратной
подсистемой хост-компьютера.
Физическое соединение устройств осуществляется по топологии многоярусной
звезды. Центром каждой звезды является хаб, каждый кабельный сегмент
соединяет две точки - хаб с другим хабом или с функцией. В системе имеется
один (и только один) хост-контроллер, расположенный в вершине пирамиды
устройств и хабов. Хост-контроллер интегрируется с корневым хабом (Root
Hub), обеспечивающим одну или несколько точек подключения - портов.
Контроллер USB, входящий в состав чипсетов, обычно имеет встроенный
двухпортовый хаб. Логически устройство, подключенное к любому хабу USB и
сконфигурированное (см. ниже), может рассматриваться как непосредственно
подключенное к хост-контроллеру.
Функции представляют собой устройства, способные передавать или
принимать данные или управляющую информацию по шине. Типично функции
представляют собой отдельные ПУ с кабелем, подключаемым к порту хаба.
Физически в одном корпусе может быть несколько функций со встроенным хабом,
обеспечивающим их подключение к одному порту. Эти комбинированные
устройства для хоста являются хабами с постоянно подключенными устройствами-
функциями.
Каждая функция предоставляет конфигурационную информацию, описывающую
возможности ПУ и требования к ресурсам. Перед использованием функция должна
быть сконфигурирована хостом - ей должна быть выделена полоса вканале и
выбраны опции конфигурации.
Примерами функций являются:
> Указатели - мышь, планшет, световое перо.
> Устройства ввода - клавиатура или сканер.
> Устройство вывода - принтер, звуковые колонки (цифровые).
> Телефонный адаптер ISDN.
Хаб - ключевой элемент системы РпР в архитектуре USB. Хаб является
кабельным концентратором. Точки подключения называются портами хаба. Каждый
хаб преобразует одну точку подключения в их множество. Архитектура
допускает соединение нескольких хабов.
У каждого хаба имеется один восходящий порт (Upstream Port),
предназначенный для подключения к хосту или хабу верхнего уровня. Остальные
порты являются нисходящими (Downstream Ports), предназначенными для
подключения функций или хабов нижнего уровня. Хаб может распознать
подключение устройств к портам или отключение от них и управлять подачей
питания на их сегменты. Каждый из портов может быть разрешен или запрещен и
сконфигурирован на полную или ограниченную скорость обмена. Хаб
обеспечивает изоляцию сегментов с низкой скоростью от высокоскоростных.
Хабы могут управлять подачей питания на нисходящие порты;
предусматривается установка ограничения на ток, потребляемый каждым портом.
[pic]
Система USB разделяется на три уровня с определенными правилами
взаимодействия. Устройство USB содержит интерфейсную часть, часть
устройства и функциональную часть. Хост тоже делится на три части -
интерфейсную, системную и ПО устройства. Каждая часть отвечает только за
определенный круг задач, логическое и реальное взаимодействие между ними
иллюстрирует рис. 7.1.
В рассматриваемую структуру входят следующие элементы:
> Физическое устройство USB - устройство на шине, выполняющее
функции, интересующие конечного пользователя.
> Client SW - ПО, соответствующее конкретному устройству, исполняемое
на хост-компьютере. Может являться составной частью ОС или
специальным продуктом.
> USB System SW - системная поддержка USB, независимая от конкретных
устройств и клиентского ПО.
> USB Host Controller - аппаратные и программные средства для
подключения устройств USB к хост-компьютеру.
Физический интерфейс
Стандарт USB определяет электрические и механические спецификации шины.
Информационные сигналы и питающее напряжение 5 В передаются по
четырехпроводному кабелю. Используется дифференциальный способ передачи
сигналов D+ и D- по двум проводам. Уровни сигналов передатчиков в
статическом режиме должны быть ниже 0,3 В (низкий уровень) или выше 2,8 В
(высокий уровень). Приемники выдерживают входное напряжение в пределах -
0,5...+3,8 В. Передатчики должны уметь переходить в высокоимпедансное
состояние для двунаправленной полудуплексной передачи по одной паре
проводов.
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
