Wykład 4. Interfejsy USB, FireWire

Wykład 4 Interfejsy USB, FireWire

Interfejs USB

USB- standardy USB 1.1: Oryginalny standard Do 6 hostów (tier) i do 127 urządzeń Architektura Master/Slave Data rate: 1.5 Mb/s w trybie LowSpeed 12 Mb/s w trybie Full Speed Każde z urządzeń może czerpać do 500 ma

USB- standardy USB 2.0: Zastępuje standard w wersji 1.1 Główną różnicą jest dodanie nowego trybu: HighSpeed z prędkością 480MB/s USB 3.0: Główną różnicą jest dodanie nowego trybu: SuperSpeed z prędkością 4.8 GB/s

Dziękuję za uwagę

FT232R Główne cechy: Pojedynczy układ obsługujący zarówno warstwę sprzętową, jak i programową Dostępne i darmowe sterowniki na komputery PC Zintegrowany EEPROM 1024B do zapamiętywania ustawień Zintegrowany generator sygnału zegarowego Prędkości przesyłu od 300B/s do 3Mb/s (RS422, RS485, RS232) Kompatybilność z trybem USB2.0 FullSpeed Zasilanie 3.3 5.25 V

FT232R Schemat blokowy Dziękuję za uwagę

FT232R Zasilanie z portu Dziękuję za uwagę

FT232R Zasilanie autonomiczne Dziękuję za uwagę

USB 3.0

USB 3.0 Architektura warstwowa

USB 3.0 Konektory

Interfejs FireWire (IEEE 1394)

FireWire Protokół zdefiniowany początkowo przez firmę Apple (koniec lat 80-tych), następnie ustandaryzowany przez IEEE pod numerem IEEE 1394:2008 Transmisja odbywa się na dwóch, terminowanych parach skręconych W kablu występuje dodatkowa para skręcona przeznaczona do zasilania Prędkość do 3.2Gb/s (1394b)

FireWire Zasięg do 100m w standardzie S100 (100Mb/s) Długość kabli między urządzeniami 4.5m Możliwość podłączenia do 63 węzłów Topologia drzewa, gwiazdy lub łańcucha lub kombinacja powyższych (co w zasadzie oznacza, że urządzenia można łączyć dowolnie) Trzy pod-standardy: 1394, 1394a oraz 1394b Łączenie na kablach miedzianych oraz światłowodowych

FireWire - zastosowania Główne zastosowania: Kamery i kamkodery cyfrowe Filmowanie Gromadzenie danych Systemy Audio & Pro-Audio Obrazowanie medyczne Automatyczna inspekcja optyczna itp.

FireWire - urządzenia Host Adapter

FireWire - urządzenia Kable

FireWire - urządzenia Każde urządzenie IEEE1394 jest repeaterem!!! Sygnał z wejścia jest bezmyślnie powielany na wszystkie wyjścia Repeater

FireWire stos protokołów

FireWire warstwa PHY Warstwa fizyczna odpowiada za inicjalizację transmisji oraz arbitraż Tylko jedno urządzenie może wysyłać dane w danym czasie

FireWire struktura sieci Wszystkie szyny 1394 są zorganizowane w strukturę drzewa Na górze hierarchii jest węzełroot Wewnątrz sieci występują węzły rozdzielające branchnodes Punkty końcowe opisywane są jako liście leafnodes

FireWire prędkości Podstawowa prędkość wersji S100 to 98.304 Mb/s Pozostałe wersje skalują się od prędkości podstawowej Kiedy jedno z urządzeń wysyła pakiet z jakąś prędkością, to ten pakiet wędruje przez CAŁĄ sieć z tą prędkością

FireWire adresowanie Każde z urządzeń posiada stały adres 64- bitowy Górne 16 bitów oznacza ID węzła sieci Node ID Node ID składa się z: Bus ID długość 10b Physical ID długość 6b Adres FireWire identyfikuje węzeł, jak i urządzenie/urządzenia logiczne wewnątrz węzła

FireWire typy pakietów

FireWire struktura transmisji Podstawowym cyklem transmisyjnym jest 125 µs Co taki czas następuje synchronizacja transmisji poprzez sygnały cyclesynch oraz ramki cyclestart Pozwala to na nadawanie danych izochronicznie

FireWire transmisja izochroniczna Transmisja izochronicza jest używana do transmisji punkt-punkt lub punkt-wielopunkt Brak możliwości korekcji błędów i retransmisji ramki Do 80% pasma może być używane do transmisji izochronicznej Pakiet składa się z ID kanału izochronicznego oraz danych Preferowane do transmisji danych audio i wideo

FireWire transmisja asynchroniczna Transmisja asynchroniczna jest używana do transmisji punkt-punkt pod konkretny adres Możliwości korekcji błędów i retransmisji ramki ze względu na obecność potwierdzeń Do 100% pasma może być używane do transmisji asynchronicznej Preferowane do transmisji ważnych danych, np. z dysku twardego

FireWire rozmiar ramki

FireWire sygnały fizyczne

FireWire warstwa Link Layer Wysyła i odbiera pakiety danych Odpowiada za detekcję i korekcję błędów Nadzoruje retransmisję danych Komunikuje się z warstwami wyższymi

CAN transceiver PCA82C251

TSB41AB1 warstwa fizyczna Układ realizujący warstwę fizyczną zgodnie ze specyfikacją IEEE1394a-1995 oraz IEEE1394a- 2000 Prędkość transmisji 100, 200 oraz 400Mb/s (S100, S200 oraz S400) Kilka trybów oszczędzania energii Połączenie z warstwami wyższymi przez interfejs równoległy Zasilanie 3.3V Obudowy 48 80 pinów

TSB41AB1 połączenie PHY-LLC Połączenie szyną równoległą 2/4/8 bitów względem zegara 49.152MHz (SYSCLK)

TSB41AB1 połączenie PHY-LLC Procedura połączenia PHY-LLC: Transmisję inicjuje PHY autonomicznie lub, gdy następuje żądanie odczytu rejestru z warstwy LLC PHY inicjuje transmisję do LLC, gdy następuje odebranie pakietu z toru szeregowego Po żądaniu transmisji przez LLC, warstwa PHY przejmuje kontrolę nad magistralą szeregową i oddaje ją warstwie LLC

TSB82AA2 warstwa LLC Kontroler zgodny z 1394b Prędkości do 800Mb/s Interfejs PCI 33MHz/32-bit lub 33MHz/64-bit Głębokie FIFO w celu zwiększenia tolerancji opóźnień hosta: do 5kB Optymalizacja pod kątem aplikacji audio oraz wideo Obudowy 144 lub 176 pinów

FireWire vs USB2.0 Magistrale USB oraz FireWire są komplementarne ich zakres zastosowań jest odmienny USB zakres zastosowań bardzo szeroki FireWire nakierowanie głównie na transmisję audio oraz wideo, jak również na obsługę kamer cyfrowych, DVD oraz telewizorów cyfrowych

FireWire vs USB2.0 USB wymaga obecność hosta funkcje tą pełni zazwyczaj PC FireWire jest siecią typu peer-to-peer Przepustowość USB jest daleka od reklamowanej (480Mb/s): Max przepustowość dostępna przy transmisji peryferia->host Połowa przepustowości przy transmisji peryferia- >peryferia dane muszą przejść przez hosta

FireWire vs USB2.0 Huby USB 2.0 są dużo bardziej skomplikowane od hubów FireWire: Wymagają kontrolerów USB1.1 oraz USB2.0 Wymagają również skomplikowanych i szybkich układów logicznych USB jest do układów tanich o mniejszej wydajności FireWire powinno być stosowane tam, gdzie najważniejsza jest wydajność

Dziękuję za uwagę