Układy transmisji przewodowej. na przykładzie USB

Podobne dokumenty
USB - Universal Serial Bus

Programowanie mikrokontrolerów 2.0

Karta katalogowa V E3XB. Moduł wejść/wyjść Snap. 18 (podzielone na dwie grupy) Typ wejść

Wykład 4. Interfejsy USB, FireWire

MiniModbus 4DI. Moduł rozszerzający 4 wejścia cyfrowe. Wyprodukowano dla

Po co układy analogowe?

Mini Modbus 1AO. Moduł rozszerzający 1 wyjście analogowe, 2 wyjście cyfrowe. Wyprodukowano dla

Instrukcja obsługi i instalacji repeatera światłowodowego BMK-29.

MiniModbus 4DI-M. Moduł rozszerzający 4 wejścia cyfrowe z pamięcią liczników. Wyprodukowano dla

MiniModbus 4DO. Moduł rozszerzający 4 wyjścia cyfrowe. Wyprodukowano dla. Instrukcja użytkownika

Kod produktu: MP01105

MOBOT-RCR v2 miniaturowe moduły radiowe Bezprzewodowa transmisja UART

MIKROKONTROLERY - MAGISTRALE SZEREGOWE

ASTOR IC200ALG320 4 wyjścia analogowe prądowe. Rozdzielczość 12 bitów. Kod: B8. 4-kanałowy moduł ALG320 przetwarza sygnały cyfrowe o rozdzielczości 12

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Transceiver do szybkiej komunikacji szeregowej i pętla fazowa do ogólnych zastosowań

MIKROPROCESORY architektura i programowanie

Instrukcja obsługi i instalacji repeatera światłowodowego BMK-32

Instrukcja obsługi transceivera światłowodowego SE-26 wersja 850 nm i 1300 nm

Wykład 4. Interfejsy USB, FireWire

Projekt MARM. Dokumentacja projektu. Łukasz Wolniak. Stacja pogodowa

Samba OPLC SM35-J-T20

Interfejs transmisji danych

SYSTEMOWEGO jest ignorowane - siła kodu zmiennego. t Przekaźnik nadajnika posiada dwa tryby pracy:

Instrukcja obsługi i instalacji koncentratora SE-31.2

Samba OPLC SM35-J-R20

Mini Modbus 1AI. Moduł rozszerzający 1 wejście analogowe, 1 wyjście cyfrowe. Wyprodukowano dla

1. Nadajnik światłowodowy

SDM-8AO. Moduł rozszerzający 8 wyjść analogowych. wyprodukowano dla

RS485 MODBUS Module 6RO

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

Programowanie mikrokontrolerów 2.0

Mikroprocesory i Mikrosterowniki Magistrala szeregowa I2C / TWI Inter-Integrated Circuit Two Wire Interface

Sławomir Kulesza. Projektowanie automatów asynchronicznych

RS485 MODBUS Module 6RO

FP4 LICZNIK PRZEPŁYWU Z REJESTRACJĄ WYNIKÓW

RS485 MODBUS Module 8I8O

RS485 MODBUS Module 6RO

SML3 październik

SDM-16I. Moduł rozszerzający 16 wejść cyfrowych. wyprodukowano dla

Karta katalogowa JAZZ OPLC JZ20-R31

RS485 MODBUS Module 16I

Mini Modbus 1TE. Moduł rozszerzający 1 wejście temperaturowe, 1 wyjście cyfrowe. Wyprodukowano dla

RS485 MODBUS Module 16I

Zbudować 2wejściową bramkę (narysować schemat): a) NANDCMOS, b) NORCMOS, napisać jej tabelkę prawdy i wyjaśnić działanie przy pomocy charakterystyk

Liniowe układy scalone. Wykład 4 Parametry wzmacniaczy operacyjnych

Cyfrowy regulator temperatury

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia: Zestaw do badania cyfrowych układów logicznych

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH I TELEKOMUNIKACYJNYCH Laboratorium Podstaw Telekomunikacji WPŁYW SZUMÓW NA TRANSMISJĘ CYFROWĄ

Struktury specjalizowane wykorzystywane w mikrokontrolerach

Interface sieci RS485

ODTWARZACZE CD ODTWARZACZE CD / PRZETWORNIKI DAC

Karta katalogowa JAZZ OPLC. Modele JZ20-T10/JZ20-J-T10 i JZ20-T18/JZ20-J-T18

Konwerter DAN485-MDIP

SDM-6RO. Moduł rozszerzający 6 wyjść przekaźnikowych. wyprodukowano dla

Karta katalogowa JAZZ OPLC JZ20-T40/JZ20-J-T wejść cyfrowych, 2 wejścia analogowe/cyfrowe, 2 wejścia analogowe. 20 wyjść tranzystorowych

Spis treści. Strona 1 z 36

M-1TI. PROGRAMOWALNY PRECYZYJNY PRZETWORNIK RTD, TC, R, U / 4-20mA ZASTOSOWANIE:

Laboratoryjny multimetr cyfrowy Escort 3145A Dane techniczne

rh-r3s3 Przekaźnik trzykanałowy z trzema wejściami systemu F&Home RADIO.

Opis czytnika TRD-55 CLASSIC ver Moduł czytnika transponderów UNIQUE z zewnętrzną anteną

SDM-8I8O. Moduł rozszerzający 8 wejść cyfrowych, 8 wyjść cyfrowych. wyprodukowano dla

Karta katalogowa JAZZ OPLC. Modele JZ20-R10/JZ20-J-R10 i JZ20-R16/JZ20-J-R16

JAZZ OPLC JZ20-R31/JZ20-J-R31

Programator układów HCS

Firma DAGON Leszno ul. Jackowskiego 24 tel Produkt serii DAGON Lighting

Magistrala LIN

Systemy wbudowane - wykład 8. Dla zabicia czasu Notes. I 2 C aka IIC aka TWI. Notes. Notes. Notes. Przemek Błaśkiewicz.

Wbudowane układy komunikacyjne cz. 1 Wykład 10

RS485 MODBUS Module 6TE

RS485 MODBUS Module 16I-M

Badanie działania bramki NAND wykonanej w technologii TTL oraz układów zbudowanych w oparciu o tę bramkę.

Escort 3146A - dane techniczne

F&F Filipowski Sp. J Pabianice, ul. Konstantynowska 79/81 tel KARTA KATALOGOWA

Przetworniki pomiarowe obrotu Enkoder absolutny wieloobrotowy S ENDIX 5883 S SI/BiS S

Hardware mikrokontrolera X51

PROFESJONALNY MULTIMETR CYFROWY ESCORT-99 DANE TECHNICZNE ELEKTRYCZNE

BREAK-TDW i RDW-(V).A.4.C

Liniowe układy scalone. Komparatory napięcia i ich zastosowanie

Przetworniki pomiarowe obrotu Enkoder absolutny wieloobrotowy SENDIX 5863 SSI/BiSS

SDM-6TE. Moduł rozszerzający 6 wejść temperaturowych. wyprodukowano dla

RS485 MODBUS Module 8AI

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

rh-tsr1s2 DIN LR Przekaźnik roletowy z dwoma wejściami systemu F&Home RADIO. Wersja LR powiększony zasięg.

RS485 MODBUS Module 8AI

ASTOR GE INTELLIGENT PLATFORMS - PACSYSTEMS RX3I

LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

RS485 MODBUS Module 16O

RS485 MODBUS Module 8I8RO

SDM-16RO. Moduł rozszerzający 16 wyjść przekaźnikowych. wyprodukowano dla

RS485 MODBUS Module 8I8RO

Przykładowe zadanie praktyczne

Architektura Systemów Komputerowych. Transmisja szeregowa danych Standardy magistral szeregowych

STEROWNIK RADIOWY RXH-1K

Instrukcja obsługi Zamek na kod cyfrowy TLM2-BL/SV

Opis czytnika TRD-80 CLASSIC ver Moduł czytnika transponderów UNIQUE z wbudowaną anteną

Zestaw przedłużacza, 4K HDMI HDBaseT, 70 m

RS485 MODBUS Module 16O

TX-1 RTH ZESTAW RADIOWY.

Transkrypt:

Układy transmisji przewodowej na przykładzie USB 1

Standardy 2

Standardy USB 1.1: Low Speed (LS) 1,5 Mb/s, Full Speed (FS)12 Mb/s USB 2.0: High Speed (HS) 480 Mb/s USB 3.0: Super Speed (SS) 5 Gb/s, dupleks Kabel USB 1.1 i USB 2.0: masa, +5V,, Kabel USB 3.0: jak wyżej, oraz Tx+, Tx-, Rx+, Rx- Max. długość kabla 5 m Dopuszczalne tłumienie kabla: 6dB dla 400 MHz Impedancja kabla: różnicowa 90Ω ± 15%, dla pojedynczej żyły względem masy 30Ω ± 30% 2

Topologia sieci USB Host inicjuje transmisje Host Poziom 0 Urz. Hub Poziom 1 Urz. Urz. Hub Hub Poziom 2 itd. Max. 6 poziomów (plus zerowy), max. 127 urządzeń Po każdej zmianie w sieci następuje ustalenie trybu komunikacji z największą możliwą dla danego urządzenia szybkością. W razie występowania urządzeń LS/FS i HS w tej samej sieci, pierwszy hub (licząc od dołu) działający w szybszym standardzie przekształca pakiety LS/FS w pakiety HS 3

Nadajnik i odbiornik USB 1.1 wejście kształt. impulsu wzm. wyjście sterowanie 90Ω + wzm. różn. wyjście wejście kształt. impulsu wzm. wyjście Dopasowanie impedancji tylko na wyjściu nadajnika - występują odbicia Poziomy napięć dla USB 1.1: H: 2.8... 3.6 V L: 0... 0.3 V 4

Nadajnik i odbiornik USB 2.0 dane ster. Układ sterujący kształt. impulsu kształt. impulsu kształt. impulsu 17,8 ma Gdy nadajnik nadaje: T1 włączony: zero (SE 0 ) na obu liniach T2 włączony: różnicowe 0 T3 włączony: różnicowa 1 Gdy nadajnik nie nadaje, wszystkie tranzystory wyłączone dla zmniejszenia poboru prądu; zero (SE 0 ) na obu liniach T1 T2 T3 90Ω wzm. + wzm. różn. wzm. wyjście wyjście wyjście Poziomy napięć dla USB 2.0: H: 360... 440 mv L: 0... 10 mv Dopasowanie impedancji na obu końcach kabla 5

Sygnały w kablu: USB 2.0 Sygnał różnicowy na początku i końcu kabla G. W. den Besten, The USB 2.0 Physical Layer: Standard and Implementation, w: A. van Roermund et al. (red.), Analog Circuit Design, Kluwer Academic Publishers, 2003. 6

Transmisja: kodowanie NRZI 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 (z wykładu 1) K J K J K J J J K K K Zero: zmiana K -> J lub J -> K Jedynka: brak zmiany Po każdych sześciu bitach dodawane jest 0 ( bit stuffing ); pojawienie się siedmiu kolejnych jedynek oznacza błąd. 7

Transmisja: struktura pakietu Początek pakietu danych (SYNC - ta sekwencja służy także do synchronizacji zegara na obu końcach linii): Dla FS 8 bitów: 00000001, czyli J, K, J, K, J, K, J, K, K Dla HS podobnie, ale 32 bity. Dla HS 32 bity, bo przy transmisji przez kilka poziomów część bitów (max. 4 dla każdego poziomu) może się gubić. Koniec pakietu danych (EOP): Dla FS: SE 0 o czasie trwania równym dwóm bitom, potem stan J Dla HS: 8 (lub 40) stanów różnych od ostatniego stanu danych - to nie ma prawa wystąpić wewnątrz pakietu (bo bit stuffing ), więc jest trantowane jako koniec pakietu. Pakiet może zawierać do 1024 bajtów, czyli około 10 kb. 8

Dopuszczalne stany linii Stan HS FS LS Różnicowa 1 H L stan J stan J stan K Różnicowe 0 L H stan K stan K stan J SE 0 L L koniec pakietu/reset/ rozłączone SE 1 H H niedozwolone Przy ustalaniu szybkości transmisji dla USB 1.1 (FS czy LS?) oraz w czasie przerwy w transmisji ( idle ) jest w stanie H dla FS, a jest w stanie H dla LS Rozróżnienie między USB 1.1, a USB 2.0 jest bardziej skomplikowane. 9

Identyfikacja trybu transmisji (1) FS (USB1.1), HS(USB2.0) LS (USB1.1) Nadajnik HS (USB2.0) 1,5kΩ±5% Odłączalny dla HS Nadajnik HS (USB2.0) 90Ω 15kΩ±5% Rezystory 45Ω odłączone Nadajnik LS/FS (USB1.1) Host Rozróżnienie LS - FS przez miejsce podłączenia rezystora 1,5 kω; nie pozwala odróżnić FS od HS (czyli USB1.1 od USB2.0) Nadajnik LS/FS (USB1.1) Urządzenie 10

Identyfikacja trybu transmisji (2) LS (USB1.1) Host USB2.0 90Ω 1,5kΩ±5% Urządzenie USB1.1 LS 15kΩ±5% Identyfikacja trybu LS: 1. Przed podłączeniem urządzenia stan SE 0 (rez. 15 kω) 2. Po podłączeniu stan K (H na linii ) 3. Host wysyła do urządzenia długi (10 ms) sygnał SE 0 - reset urządzenia 11

Identyfikacja trybu transmisji (3) FS (USB1.1) Host USB2.0 1,5kΩ±5% 90Ω Urządzenie USB1.1 FS 15kΩ±5% Identyfikacja trybu FS: 1. Przed podłączeniem urządzenia stan SE 0 (rezystory 15 kω) 2. Po podłączeniu stan J (H na linii ) 3. Host wysyła do urządzenia długi (10 ms) sygnał SE 0 - reset urządzenia 12

Identyfikacja trybu transmisji (4) HS (USB2.0) Host USB2.0 1,5kΩ±5% 90Ω Urządzenie USB2.0 15kΩ±5% Identyfikacja trybu HS: 1. Przed podłączeniem urządzenia stan SE 0 (rezystory 15 kω) 2. Po podłączeniu stan J (H na linii ) 3. Host wysyła do urządzenia długi (10 ms) sygnał SE 0 i czeka 7 ms na odpowiedź (to nie koniec, ciąg dalszy nastąpi...) 13

Identyfikacja trybu transmisji (5) HS (USB2.0) Host USB2.0 1,5kΩ±5% 90Ω Urządzenie USB2.0 15kΩ±5% Identyfikacja trybu HS - ciąg dalszy: 4. Przed upływem 7 ms urządzenie wysyła chirp K - stan K, 800 mv 5. Po zakończeniu stanu K host włącza tryb HS i wysyła serię stanów J i K ( chirp J, chirp K ) 6. Urządzenie rozpoznaje tę sekwencję i włącza tryb HS 14

Identyfikacja trybu transmisji (6) HS (USB2.0) Host USB2.0 1,5kΩ±5% 90Ω Urządzenie USB2.0 15kΩ±5% Identyfikacja trybu HS - ciąg dalszy: 7. Jeśli urządzenie nie wyśle chirp K, host pozostaje w trybie FS 8. Jeśli host jest typu USB1.1, to nie wyśle sekwencji chirp J, chirp K, wtedy urządzenie pozostaje w stanie FS 15

Identyfikacja trybu transmisji (7) Włączenie urządzenia Host wysyła SE 0 Host wykrywa chirp K, włącza tryb HS i wysyła sekwencję K - J Jeśli nie nastąpi identyfikacja trybu HS, kończy się oczekiwanie hosta w stanie SE 0 >10 ms <7 ms 3-3,125 ms <875 µs Reset: urządzenie włącza tryb FS >1 ms Urządzenie wykrywa stan SE 0 i wysyła chirp K 100 µs Urządzenie wykrywa sekwencję K - J i włącza tryb HS 16

Eliminacja zakłóceń w trybie HS UO + + wyjście Idea: + Układ daje na wyjściu stan 1, sygnalizujący zakłócenie, jeśli wykryje napięcie różnicowe poniżej pewnej wartości progowej, zwykle z przedziału 100 mv... 150 mv. Kondensator na wyjściu zapewnia poprawne działanie w stanach przejściowych. 17

Rozłączenie Jeśli połączenie jest przerwane, należy przerwać bezużyteczne nadawanie. Przerwanie połączenia z urządzeniem USB1.1: Dopóki istnieje połączenie, w przerwie między pakietami linia jest w stanie H dla FS, a linia jest w stanie H dla LS (rezystor 1,5kΩ między linią, a ). Jeśli urządzenie zostanie odłączone, pojawia się stan SE 0, co pozwala wykryć rozłączenie. Przerwanie połączenia z urządzeniem USB2.0: Przy odłączeniu urządzenia USB2.0 odłączone zostają rezystory 45Ω dopasowujące do impedancji kabla. W rezultacie napięcie na liniach i w stanach J i K rośnie z 400 mv do 800 mv. Ten stan jest wykrywany przez układ podobny do układu wykrywania zakłóceń, ale z napięciem progu na poziomie około 600 mv. 18

Całość układów nadajnika/odbiornika St nadajnik HS 3,3 V Część cyfrowa St St D St nadajnik LS/FS 45Ω 45Ω odbiornik HS wykrywacz zakłoceń 1,5kΩ 1,5kΩ 90Ω St D St St St wykrywacz rozłączenia odbiornik LS/FS odbiorniki stanów SE USB1.1 i USB2.0 USB2.0 USB1.1 i USB2.0 Host USB1.1 FS i USB2.0 Urz. USB1.1 LS Urz. PLL Oscylator 45Ω 45Ω 15kΩ 15kΩ 19

Implementacja (1) USB1.1 nie wymaga szybkich technologii CMOS. Można zastosować praktycznie każdą technologię od 700 nm lub nowszą o napięciu dopuszczalnym 5 V. W USB2.0 występują sygnały o częstotliwościach aż do 480 MHz. Wymaga to użycia technologii CMOS 180 nm lub bardziej zaawansowanej. (CMOS 350 nm przy użyciu różnych nietrywialnych rozwiązań układowych w części cyfrowej). Napięcia dopuszczalne dla technologii poniżej 350 nm są niższe od 5 V wymaganego dla USB1.1. Możliwym rozwiązaniem jest użycie w części USB1.1 tranzystorów o dopuszczalnym napięciu 5 V (grubszy tlenek bramkowy, dłuższy kanał), które normalnie są przeznaczone tylko do układów wejścia/wyjścia. 20

Implementacja (2) Precyzyjne rezystory: wymagane są rezystancje o dokładności 5% i 10%. Rozwiązanie 1: rezystory zewnętrzne Rozwiązanie 2: autokalibracja (następuje podczas resetu) Idea: UO + Dekoder Rezystor wzorcowy (zewnętrzny) A/C Rezystor kalibrowany 21