Структура USB

Структура USB. USBобеспечивает одновременный обмен данными между хост-компьютером и множеством периферийныхустройств ПУ . Распределение пропускной способности шины между ПУ планируется хостоми реализуется им с помощью посылки маркеров. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.

Нижеприводится авторский вариант перевода терминов из спецификации UniversalSerial Bus Specification, опубликованной Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Более подробную и оперативную информацию можно найти по адресу http www.usb.org. Устройства Device USB могут являться хабами, функциями или их комбинацией.

Хаб Hub обеспечиваетдополнительные точки подключения устройств к шине. Функции Function USB предоставляютсистеме дополнительные возможности, например подключение к ISDN, цифровой джойстик, акустические колонки с цифровым интерфейсом и т. п. Устройство USB должно иметьинтерфейс USB, обеспечивающий полную поддержку протокола USB, выполнение стандартныхопераций конфигурирование и сброс и предоставление информации, описывающей устройство. Многие устройства, подключаемые к USB, имеют в своем составе и хаб, и функции.

Работойвсей системы USB управляет хост-контроллер Host Controller, являющийся программно-аппаратнойподсистемой хост-компьютера. Физическоесоединение устройств осуществляется по топологии многоярусной звезды. Центром каждойзвезды является хаб, каждый кабельный сегмент соединяет две точки - хаб с другимхабом или с функцией. В системе имеется один и только один хост-контроллер, расположенныйв вершине пирамиды устройств и хабов.

Хост-контроллер интегрируется с корневым хабом Root Hub, обеспечивающим одну или несколько точек подключения - портов. КонтроллерUSB, входящий в состав чипсетов, обычно имеет встроенный двухпортовыйхаб. Логически устройство, подключенное к любому хабу USB и сконфигурированное см. ниже, может рассматриваться как непосредственно подключенное к хост-контроллеру. Функциипредставляют собой устройства, способные передавать или принимать данные или управляющуюинформацию по шине. Типично функции представляют собой отдельные ПУ с кабелем, подключаемымк порту хаба. Физически в одном корпусе может быть несколько функций со встроеннымхабом, обеспечивающим их подключение к одному порту.

Эти комбинированные устройствадля хоста являются хабами с постоянно подключенными устройствами-функциями. Каждаяфункция предоставляет конфигурационную информацию, описывающую возможности ПУ итребования к ресурсам.

Перед использованием функция должна быть сконфигурированахостом - ей должна быть выделена полоса вканале и выбраны опции конфигурации. Примерамифункций 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 допускаетсоединение нескольких хабов. Укаждого хаба имеется один восходящий порт Upstream Port, предназначенный для подключенияк 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 управлятьподачей питания на их сегменты. Каждый из портов может быть разрешен или запрещени сконфигурирован на полную или ограниченную скорость обмена.

Хаб обеспечивает изоляциюсегментов с низкой скоростью от высокоскоростных. Хабымогут управлять подачей питания на нисходящие порты предусматривается установкаограничения на ток, потребляемый каждым портом. СистемаUSB разделяется на три уровня с определенными правилами взаимодействия. УстройствоUSB содержит интерфейсную часть, часть устройства и функциональную часть. Хост тожеделится на три части - интерфейсную, системную и ПО устройства.

Каждая часть отвечаеттолько за определенный круг задач, логическое и реальное взаимодействие между нимииллюстрирует рис. 7.1. Врассматриваемую структуру входят следующие элементы Физическое устройство USB - устройство на шине, выполняющее функции, интересующиеконечного 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 клиентскогоПО. USB Host Controller - аппаратные и программные средства для подключения устройствUSB к хост-компьютеру. 3.