Пояснительная записка (1231534), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Замы48кание обеих линий на минус именуется Single Ended 0 (SE0), замыканиена плюс - SE1.Данные кодируются по методу Non-return-to-zero inverted (NRZI).Этот метод предполагает изменение состояния дифпары (J→K илиK→J) при нулевом бите, и отсутствие такого изменения - при единичном,с применением битстаффинга. Битстаффинг – принудительное добавление в поток данных нуля, на каждые шесть единиц подряд, применяется для исключения потери синхронизации на длительных единичныхпоследовательностях.Состояние шины SE0 дольше 10 мс трактуется устройством каксброс (Reset) и требует от устройства реинициализации USB стека. Состояние Idle дольше 3 мс подряд трактуется устройством как остановшины (Suspend) и формально требует от устройства самоограничения впотреблении электроэнергии от шины USB.
Выход из Suspend происходит либо по возобновлению активности хоста, либо устройство может,при необходимости, подать специальный сигнал Resume. СигналResume состоит из состояния K на несколько миллисекунд, завершаемое последовательностью SE0,SE0,J, где каждое состояние длится одинбитовый интервал согласно скоростному режиму устройства.2.7.2 Общая структура физического уровня.Физический уровень USB 1.1. состоит из двух драйверов и физической среды (кабеля) между ними, организуя полудуплексную передачуинформации. Драйверы физического уровня не симметричны и разделяются на два типа [6]:- downstream (внизпередающий) – ведущий драйвер, определяеткто, когда и сколько будет передавать данных в линию связи.
Всегда ге-49нерирует информацию от хоста, так как установлены в нём или внизпередающем порту хаба;- upstream (вверхпередающий) – ведомый драйвер, генерируетинформационный сигнал в направлении хоста в порядке, установленномведущим драйвером. Устанавливаются в устройствах и верхпередающих портах хаба. Между Full Speed и Low Speed драйверами есть некиефизические различия.В сети USB невозможно связать драйвера одного типа, так как онине симметричны, то есть нельзя соединить два хоста между собой, таккак топология сети USB предполагает наличие лишь одного.
В связи сэтим и кабель имеет разъём серии А со стороны downstream, и серии B– со стороны upstream.2.7.3 Устройство драйверовНа листе 4 графического материала представлена структура физического уровня downstream драйвера USB 1.1. Аппаратно downstreamдрайвер состоит из: контроллера, кодера, декодера, генератора, дифференциального и линейных приёмников, подтягивающих резисторов иисточника питания [7].2.7.3.1 Контроллер драйвераГенерирующая и приёмная часть драйвера через системную шинус программным уровнем хоста соединена контроллером.Так как весь передаваемый пакет может быть сформирован программным уровнем, то аппаратная реализации контроллера не сложна.502.7.3.2 Кодер NRZIКодирование методом NRZI реализовано с помощью JK-триггера.Алгоритм NRZI кодирования заключается в изменении полярности сигнальной линии при передаче нуля, и сохранении полярности предыдущего символа при передаче единицы.
Full Speed и Low Speed кодирование осуществляется разнополярными выходами кодера. ИспользованиеNRZI кодирования позволяет сократить число синхробитов, вставляемых в пакет данных.2.7.3.3 ДекодерПреобразует закодированные методом NRZI к начальному виду ивыделяет синхросигнал из принимаемых данных.2.7.3.4 ГенераторГенератор передает в линию связи дифференциальные нули иединицы.Сигналом OE генератор отключается от линии связи и не влияетна её работу.Для сброса шины сигналом SEO генератор может замыкать линию связи на общий провод.Параметры генератора:-ЭДС генератора составляет +3,6 В;-внутреннее сопротивление – 56…88 Ом;-линейное напряжение низкого уровня при нагрузке 1,5 кОм,подключенной к +3,6 В – не более +0,3 В;51-высокого уровня, при нагрузке 15 кОм, подключенной к GND –не менее +2,8 В.2.7.3.5 Дифференциальный приёмникОпределяет два состояния: дифференциальный «0» и дифференциальную «1» путём измерения напряжения дифференциальной пары.Параметры дифференциального приемника:-ЧувствительностьприёмникадолжнабытьненижеVDI= 200 мВ;-Дифференциальная «1»: Vdi > +200 мВ (Vd+ > Vd- более чемна 200 мВ в диапазоне линейного напряжения 0,8..2,5 В);-Дифференциальный «0»: Vdi < -200 мВ (Vd- > Vd+ более чемна 200 мВ в диапазоне линейного напряжения 0,8..2,5 В).2.7.3.6 Линейные приемникиСостояние линии связи определяется комбинацией линейныхнапряжений и временем их удержания, в результате чего USB порт может определять несколько состояний линии связи без дополнительныхсигналов.Параметры:- напряжение Vd+ или Vd- низкого уровня «0» - не более +0.8 В;- напряжение Vd+ или Vd- высокого уровня «1» - не менее +2.0 В.Напряжения Vd+ или Vd- могут опускаться ниже, без фиксирования состояния SE0, на время не более 14 нс для Full Speed, и 210 нс –для Low Speed.522.7.3.7 Подтягивающие резисторыПри подключении/отключении к порту Downstream Upstreamустройств они идентифицируются подтягивающими резисторами.
ДляDownstream Vd+ и Vd- подтягиваются к низкому уровню (GND) резисторами 15 кОм.Для Upstream Full Speed Vd+ подтягивают к высокому уровню(3.0...3.6 В) резистором 1,5 кОм.Для Upstream Low Speed Vd- подтягивают к высокому уровню(3.0...3.6 В) резистором 1,5 кОм.2.7.3.8 Источник питанияНапряжение источника питания USB должно находиться в пределах +5 В +/-5%.Поп питанию USB порты бывают High-Power port (сильный питающий порт) и Low-Power port (слабый питающий порт), первый можетобеспечить ток более 5 модульных нагрузок (одна модульная нагрузкаравна 100 мА), то есть более 500 мА, мощность такого порта ограничивается мощностью блока питания, второй же должен обеспечивать минимум одну модульную нагрузку, и максимум – пять.2.7.4 Структура пакетовОбмен происходит короткими пакетами.
Каждый пакет начинаетсяс последовательности Start of Packet, для Low и Full Speed этоKJKJKJKK. Далее всегда идет специальный идентификатор пакета PID(англ. Packet IDentifier), указывающий на тип пакета. Всего имеется 16разных типов пакетов, поэтому PID имеет размерность 4 бита. Однако53для надежности значение этого поля дублируется в инверсном виде, поэтому длина поля PID в пакете 8 бит. Заканчивается пакет последовательностью End of Packet (EoP): SE0,SE0,J. Минимальный межпакетныйинтервал ~0,1 мкс (для Full Speed).В зависимости от типа пакета между PID и EoP может содержаться ряд других полей с параметрами пакета и/или данными.
Все эти поля(включая PID) передаются младшим битом вперед (LSB first) [7].2.7.5 Типы пакетов USBToken Packets(TP) - маркерный пакет.Этот пакет всегда посылается хостом и является заголовкомтранзакции, т.е. определяет кому и как будет передаваться информацияв следующем пакете.Структура пакетов транзакций USB представлена на листе 4 графического материала.ADDR - число 1..127 -адрес устройства с которым будет работатьхост в текущей транзакции;ENDP - число 0..15 -адрес конечной точки с которой будет работать хост в текущей транзакции;CRC5 - контрольная сумма полей ADDR,ENDP-вычисляется без учёта дополнительных синхробитов Stuffed Bitполученных в результате битстаффинга;-вычисляетсяпобитовойсверткойданныхсполиномом0x25(100101).Пакеты типа IN, OUT, SETUP являются заголовками многопакетной транзакции с обменом данными.
Они содержат поля адреса устрой-54ства для транзакции и номера Endpoint, с которым будет обмен. Целостность пакетов удостоверяет поле CRC5.Data Packets (DP) - пакет данных.Это пакет с данными, которыми обмениваются хост и конечнаяточка устройства. В транзакции он следует за маркерным пакетом.DATA - данные для обмена между хостом и конечной точкой вбайтах.
Число байт данных называют полезной нагрузкой пакета(Payload);CRC16 - контрольная сумма поля DATA:-вычисляется без учёта дополнительных синхробитов Stuffed Bitполученных в результате битстаффинга;-вычисляетсяпобитовойсверткойданныхсполиномом0x18005(11000000000000101).Пакеты типа DATA содержат поле данных и поле контроля целостности данных CRC16.
Стандарт ограничивает максимальную разрешенную длину данных: 8 байт для несконфигурированных устройств,64 байта для устройств Low Speed, 1023 байта для устройств Full Speedи 1024 байта для устройств High Speed. Устройство может установитьсвою максимальную длину данных, меньшую разрешенной. Хост обязанподдерживать максимальную разрешенную длину данных.Start of Frame Packets (SOF) - пакет определяющий начала кадра.Этот пакет посылается хостом каждую миллисекунду(1000Гц) иобозначает начало нового кадра.Этот пакет могут принимать все устройства сети, он без адресный.Это единственный пакет имеющий синхронизацию с часами реального времени.В пакете присутствует счетчик кадров, который по сути являетсясчетчиком миллисекунд.55Устройства могут синхронизировать свою работу с реальнымвременем считывая это пакет.Рис.12 Структура пакета начала кадра.Frame Number - число 0..2047 -номер кадра(количество миллисекунд).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
