Протоколы передачи

Краткий обзор шины

Универсальная последовательная шина (USB) была разработана в 1996 году для расширения архитектуры PC. Шина позволяет обеспечить такие основные требования как: высокую скорость передачи, одновременное подключение большого количества устройств, удобство операций, надежную связь, а также возможность горячего подключения устройств и низкую цену.

USB имеет топологию многоярусной звезды, где в центре находится главная ЭВМ, в средних узлах ретрансляторы (хабы), а в конечных точках индивидуальные устройства (функции). USB позволяет подключать к шине до 127 функций и дерево может быть глубиной до 6 уровней.

Главная ЭВМ всегда является ведущей и все обмены данными осуществляются под ее непосредственным управлением.

Передачи осуществляются в одном из двух режимов: с полным быстродействием - 12 Мбит/с и низкой скоростью — 1,5 Мбит/с. Полное быстродействие позволяет передавать данные в приложениях, работающих с интенсивными звуковыми сигналами или сжатым видео, а передачи с низкой скоростью поддерживают приложения с небольшой интенсивностью данных.

Для передачи данных определены четыре типа обмена данными (транзакции):

• Изохронные транзакции обеспечивают пересылку данных в реальном масштабе времени, когда фиксированное количество данных передается за равные интервалы времени с фиксированной скоростью. Этот тип транзакций обеспечивает своевременность доставки данных, но их точностью не гарантируется, так как нет времени для повторной передачи пакетов с ошибками, которые просто игнорируются.

• Объемные транзакции обеспечивают точность данных, а своевременность – нет.

• Транзакции прерывания предназначены для связи с устройствами, которые имеют умеренные требования по скорости передачи данных. Главная ЭВМ периодически, через фиксированные интервалы времени, опрашивает эти устройства для того, чтобы определить имеются ли данные для передачи. В таких устройствах появление данных имеет спонтанный характер, но передача их должна осуществляться немедленно.

• Транзакции управления используются для конфигурирования при подключении и управления в процессе работы.

Все транзакции по USB состоят из трех пакетов, каждый из которых начинается по инициативе главной ЭВМ.

• Пакет маркер описывает тип и направление передачи, адрес устройства USB и номер оконечной точки.

• Пакет данных, который передает источник, если у него есть данные.

• Пакет взаимодействия передается после успешного приема данных или источником, если у него нет данных для передачи. При обнаружении ошибок пакет взаимодействия не передается.

Для обнаружения ошибок каждый пакет имеет контрольные поля CRC-кодов, позволяющие обнаруживать все одиночные и двойные ошибки.