Универсальная последовательная шина (USB)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. История создания и развитие стандартов шины USB

компьютер шина устройство данные

Раньше, еще до появления первой реализации шины USB стандартная комплектация персонального компьютера включала один параллельный порт, обычно для подключения принтера (порт LPT), два последовательных коммуникационных порта (порты COM),обычно для подключения мыши и модема, и один порт для джойстика порт (GAME).

Такая конфигурация вполне была приемлемой, и долгие годы являлась практически стандартом для производителей оборудования. Однако прогресс не стоял на месте, номенклатура и функциональность внешних устройств постоянно совершенствовалась, что, в конце концов, привело к необходимости пересмотра стандартной конфигурации, ограничивающей возможность подключения дополнительных периферийных устройств которых, с каждым днём становилось всё больше и больше. Попытки увеличения количества стандартных портов ввода-вывода не могли привести к кардинальному решению проблемы, и поэтому возникла необходимость разработки нового стандарта, который мог бы обеспечивать простое, быстрое, и удобное подключение большого количества разнообразных по назначению периферийных устройств к любому компьютеру стандартной конфигурации.

Поэтому основная цель стандарта, которая была поставлена перед его разработчиками - это обеспечить пользователям реальную возможность работы в режиме Plug&Play (автоматическое распознавание подключенного устройства) и горячее соединение (hot-plugin) с периферийными устройствами. Это означает, что должно быть предусмотрено подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующее установки соответствующих драйверов (если это необходимо). Кроме того, желательно обеспечить подачу питания для маломощных устройств с самой шины. Скорость шины должны быть достаточной для подавляющего большинства низкоскоростных периферийных устройств. При этом контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств. Это позволило бы подключать к ПК во время работы различные устройства ввода-вывода, с условием немедленного автоматического распознавание типа и модели подключенного устройства. Также, была поставлена цель -избавиться от проблемы нехватки внутренних ресурсов прерываний системной шины.

Первые спецификации для USB были представлены в 1994-1995 годах. Разработка USB поддерживалась фирмами Intel, Microsoft, Philips, Us Robotics.

Первая спецификация последовательного интерфейса USB (Universal Serial Bus), получившая название USB 1.0, появилась в 1996 г., усовершенствованная версия на её основе, USB 1.1 - в 1998 г. Пропускная способность шины USB 1.0 & USB 1.1 -до 12 Мбит/c (реально до 1 мегабайта в секунду) была вполне достаточной для низкоскоростных периферийных устройств, вроде аналогового модема или компьютерной мышки, однако недостаточной для устройств с высокой скоростью передачи данных, что являлось главным недостатком данной спецификации. Однако, практика показала, что универсальная последовательная шина - это очень удачное решение, принятое практически всеми производителями компьютерного оборудования в качестве магистрального направления развития компьютерной периферии.

Все эти задачи успешно были решены к концу 1996 года, а к весне 1997 года, стали появляться первые ПК, оборудованные разъёмами USB. Полная поддержка USB устройств была осуществлена только в конце 1998 года, в операционной системе Windows 98, и только с этого этапа, началось особенно бурное развитие и выпуск периферийного оборудования, оснащённого этим интерфейсом.

Hewlett-Packard, Intel, Lucent (ныне Alcatel-Lucent), Microsoft, NEC, и Philips совместно выступили с инициативой по разработке более скоростной версии USB. Спецификации USB 2.0 была опубликована в апреле 2000 года, и в конце 2001 года эта версия была стандартизирована USB Implementers Forum.

USB 2.0 является обратно совместимой со всеми предыдущими версиями USB.

2. Основные сведения

Кабель USB состоит из 4 медных проводников -- 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре, и заземленной оплётки (экрана). Кабели USB ориентированы, то есть имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство, как в мышь (стандарт запрещает это для устройств full и high speed, но производители его нарушают). Существуют (хотя и запрещены стандартом) и пассивные USB удлинители, имеющие разъёмы «от хоста» и «к хосту».

Шина строго ориентирована, имеет понятие «главное устройство» (хост, он же USB контроллер, обычно встроен в микросхему южного моста на материнской плате) и «периферийные устройства». Шина имеет древовидную топологию, поскольку периферийным устройством может быть разветвитель (hub), в свою очередь, имеющий несколько нисходящих разъемов «от хоста». Разветвитель -- это сложное электронное устройство, пассивных разветвителей не бывает.

Соединение 2 компьютеров -- или 2 периферийных устройств -- пассивным USB кабелем невозможно. Существуют активные USB кабели для соединения 2 компьютеров, но они включают в себя сложную электронику, эмулирующую Ethernet адаптер, и требуют установки драйверов с обеих сторон.

Устройства могут быть запитаны от шины, но могут и требовать внешний источник питания. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Это достигнуто увеличенной длиной заземляющего контакта разъёма по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe).

Оконечные точки, а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов -- поточный (bulk), управляющий (control), изохронный (isoch) и прерывание (interrupt). Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы.

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки -- пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры/мыши/джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют крайне сложный DMA со сложной DMA-программой, формируемой драйвером.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB.

3. Символ USB

USB (Universal Serial Bus -- «универсальная последовательная шина»)-- последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Символом USB являются четыре геометрические фигуры: большой круг, малый круг, треугольник и квадрат, расположенные на концах древовидной блок-схемы.

Рис 1. Символ USB

Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB.

4. Предварительные версии:

· USB 0.7: спецификация выпущена 11 ноября 1994 года

· USB 0.8: спецификация выпущена 30 декабря 1994 года

· USB 0.9: спецификация выпущена 13 апреля 1995 года

· USB 0.99: спецификация выпущена 25 августа 1995 года

· USB 1.0 FDR спецификация выпущена 13 ноября 1995 года

5. USB 1.0

Спецификация выпущена 15 января 1996 года.

Технические характеристики:

· два режима передачи данных:

режим с высокой пропускной способностью (Full-Speed) -- 12 Мбит/с

режим с низкой пропускной способностью (Low-Speed) -- 1,5 Мбит/с

· максимальная длина кабеля для режима с высокой пропускной способностью -- 5 м

· максимальная длина кабеля для режима с низкой пропускной способностью -- 3 м

· максимальное количество подключённых устройств (включая размножители) -- 127

· возможно подключение устройств, работающих в режимах с различной пропускной способностью к одному контроллеру USB

· напряжение питания для периферийных устройств -- 5 В

· максимальный ток, потребляемый периферийным устройством -- 500 мА

6. USB 1.1

Спецификация выпущена в сентябре 1998 года. Исправлены проблемы и ошибки, обнаруженные в версии 1.0. Первая версия, получившая массовое распространение.

7. USB 2.0

Рис 2. Логотип USB 2.0 High Speed

Спецификация выпущена в апреле 2000 года.

USB 2.0 отличается от USB 1.1 введением режима Hi-speed.

Для устройств USB 2.0 регламентировано три режима работы:

· Low-speed, 10--1500 Кбит/c (используется для интерактивных устройств: клавиатуры, мыши, джойстики)

· Full-speed, 0,5--12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)

· Hi-speed, 25--480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)

Последующие модицификации:

· Mini-B Connector ECN: извещение выпущено в октябре 2000 года.

· Errata, начиная с декабря 2000: извещение выпущено в декабре 2000 года.

· Pull-up/Pull-down Resistors ECN: извещение выпущено в мае 2002 года.

· Errata, начиная с мая 2002: извещение выпущено в мае 2002 года.

· Interface Associations ECN: извещение выпущено в мае 2003 года.

· Были добавлены новые стандарты, позволяющие ассоциировать множество интерфейсов с одной функцией устройства.

· Rounded Chamfer ECN: извещение выпущено в октябре 2003 года.

· Unicode ECN: извещение выпущено в феврале 2005 года.

· Данное ECN специфицирует, что строки закодированы с использованием UTF-16LE.

· Inter-Chip USB Supplement: извещение выпущено в марте 2006 года.

· On-The-Go Supplement 1.3: извещение выпущено в декабре 2006 года.

· USB On-The-Go делает возможным связь двух USB-устройств друг с другом без отдельного USB-хоста. На практике одно из устройств играет роль хоста для другого.

Недостатки USB 2.0

Пиковая пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), на практике обеспечить пропускную способность, близкую к пиковой не удаётся (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, шина FireWire, хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бомльшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.

8. USB OTG.

Рис 3. Логотип USB OTG

USB OTG (аббр. от On-The-Go) -- дальнейшее расширение спецификации USB 2.0, предназначенное для лёгкого соединения периферийных USB-устройств друг с другом без необходимости подключения к ПК. Например, цифровой фотоаппарат можно подключать к фотопринтеру напрямую, если они оба поддерживают стандарт USB OTG. К моделям КПК и коммуникаторов, поддерживающих USB OTG, можно подключать некоторые USB-устройства. Обычно это флэш-накопители, цифровые фотоаппараты, клавиатуры, мыши и другие устройства, не требующие дополнительных драйверов. Этот стандарт возник из-за резко возросшей в последнее время необходимости надёжного соединения различных устройств без использования ПК.

Хотя соединение USB OTG выглядит как одноранговое, на самом деле только создаётся такое ощущение -- в действительности устройства сами определяют, какое из них будет мастер-устройством, а какое -- подчинённым. Одноранговый интерфейс USB существовать не может.

9. USB Wireless

Wireless USB (беспроводной USB) - стандарт беспроводной передачи данных, который разрабатывается группой Wireless USB Promoter Group.

Рис 4. Логотип Certified Wireless USB

История:

В 2005 году анонсирована первая версия Wireless USB, которая предусматривала возможность беспроводного обмена информацией между устройствами на скорости до 480 Мбит/с в радиусе трех метров. При увеличении расстояния до десяти метров, пропускная способность канала связи снижается до 110 Мбит/с. В 2007 году на рынок вышли первые продукты. В сентябре 2010 года завершена спецификация Wireless USB 1.1. Предполагает повышение скорости передачи данных, а также поддержку более высоких частот -- до 6 ГГц и выше. При разработке большое внимание уделялось повышению энергетической эффективности. Устройства, выполненные в соответствии со спецификацией 1.1, тратят меньше энергии в режиме простоя. Wireless USB 1.1 предусматривает поддержку технологии Near Field Communication (NFC), что упрощает настройку и эксплуатацию Wireless USB-устройств. Сохранена обратная совместимость с существующим оборудованием.

Использование:

Wireless USB предназначен в качестве замены для традиционных проводных USB. К типичным к подключаемых устройствам относятся: клавиатура, мышь, камера, принтер, внешние накопители и т. д. Wireless USB также может использоваться для простого совместного использования принтеров, которые не имеют стандартный сетевой интерфейс или подключение к серверу печати. Принтер подключенный к Wireless USB ведет себя таким образом, как будто он подключен с помощью USB непосредственно к обычному компьютеру. Технология не предназначена для создания компьютерных сетей (хотя теоретически это возможно).

Передача данных:

Параметры передачи соответствуют параметрам стандартного USB версии 2.0, но пропускная способность зависит от расстояния между взаимодействующими устройствами. На расстоянии до 3 метров, скорость передачи данных может теоретически достигать 480 Мбит/с (обычной для USB-стандарта). На отдалении в 10 метров -- только до 110 Мбит/с (в оптимальных условиях). Wireless USB предназначен для работы в диапазоне частот от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц. Передача данных шифруется с помощью AES-128/CCM.

Физический перенос данных основан на беспроводной технологии UWB, разработанной альянсом WiMedia. Эта же технология используется другими стандартами беспроводной передачи данных (Bluetooth, WiNET, ZigBee).

10. USB FireWire/1394

Протокол USB storage, представляющий собой метод передачи команд SCSI по шине USB, имеет бомльшие накладные расходы, чем соответствующий ему протокол SBP-2 шины FireWire/1394. Поэтому при подключении внешнего диска или привода CD/DVD по FireWire удается достичь большей скорости передачи данных.

Кроме того, USB storage не поддерживался в старых ОС (включая Windows 98), и требовал установки драйвера. SBP-2 поддерживался и в них. Также в старых ОС (Windows 2000) протокол USB storage был реализован в урезанном виде, не позволяющем использовать функцию записи CD- и DVD-дисков на подключенном по USB дисководе, SBP-2 никогда не имел таких ограничений.

Шина USB строго ориентирована, потому соединение 2 компьютеров или же 2 периферийных устройства требует дополнительного оборудования. Некоторые производители поддерживают соединение принтера и сканера или же фотоаппарата и принтера, но эти реализации завязаны на конкретного производителя. Шина 1394/FireWire не подвержена этому недостатку (например, можно соединить 2 видеокамеры).

Тем не менее, ввиду лицензионной политики Apple, а также значительно более высокой сложности оборудования, 1394 менее распространён, материнские платы старых компьютеров не имеют контроллера 1394. Что касается периферии, то поддержка 1394 реализована во множестве корпусов для внешних накопителей на основе НЖМД (особенно премиум-сегмента) и приводов оптических дисков, мультимедиа интерфейсах, камкордерах.

Следует также отметить, что Apple использует в своих компьютерах и порт 1394b, известный как FireWire800, скорость передачи данных которого 800Мбит/сек.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёх-проводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода -- для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные

устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА).

К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда», в том числе и концентраторы. На одной шине USB может быть до 127 устройств и до 5 уровней каскадирования хабов, не считая корневого.

USB интерфейс был разработан для решения нескольких задач:

· обеспечение простого подключения перифирийных устройств, не выключая компьютер ("подключение на лету" или "горячая стыковка");

· автоматическое определение подключаемого устройства (функция Plug and Play - включай и работай);

· увеличение числа одновременно подключаемых перифирийных устройств;

· обеспечение большей скорости обмена данными между компьютером и перифирийными устройствами по сравнению со стандартным последовательным COM-портом и параллельным LPT портом.

Данные задачи были успешно решены. Перифирийные устройства могут подключаться к USB четырех-проводным кабелем без выключения компьютера. По этому кабелю осуществляется двухсторонний скоростной обмен информацией и питание периферийного устройства с защитой по току. Сразу же после подключения устройства к интерфейсу USB компьютер обнаруждивает его и происходит автоматическая установка соответствующего программного обеспечения. Количество одновременно подключаемых устройств к одному порту USB путем разветвления через концентраторы (хабы) может достигать 127.

Первый стандрат USB1.1 обеспечивает скорость интерфейса до 12мбит\с. Второй стандрат USB2.0 до 480мбит\с. Для поддержки низкоростных устройств предусмотрен режим передачи со скоростью 1.5мбит\с. Стандрат USB 3.0 поддерживает скорость до 4.7гбит\с.

Сеанс связи по USB организуется в пакетном режиме и может быть инициирован только самим компьютером или управляющим устройством. Объединение всех компонентов USB-архитектуры осуществляется при помощи четырех-проводных кабелей. Два провода (питание /5В и GND), предназначены для устройств, не имеющих внешнего источника питания, остальные два провода - для организации последовательной передачи данных D+ и D-, которые являются двунаправленными дифференциальными сигналами.

Различают два типа соединителей: тип А, который устанавливается на компьютере, и тип В, устанавливаемый на периферийном устройстве. Конструкция разъемов и гнезд рассчитана на то, чтобы подключения и отключения, что необходимо, например, для работы с цифровой фотокамерой.

И хотя в настоящее время появился достаточно большой ассортимент периферийных устройств с данными интерфейсом, он до сих пор он не получил должного распространения в практике многочисленной аудитории разработчиков. Это связано, в первую очередь, с тем, что протокол данного интерфейса довольно сложный и требует специфический программной поддержки, как со стороны компьютера, так и со стороны компьютера, так и со стороны периферии. И дело здесь в том, что изначально протокол USB был разработан как интеллектуальный. В первую очередь в него были заложены функции Plug and Play. Кроме того, протокол интерфейса включает в себя множество другой служебной информации, обязательной для установления нормального сеанса связи. Например, каждое устройство, подключаемое к шине, получает свой уникальный идентификационный номер, посредством которого осуществляется дальнейшее конфигурирование, управление и обмен данными с ним.

В настоящее время на рынке электронных компонентов появилось несколько типов микросхем, поддерживающих интерфейс USB. Но далеко не все они имеют готовую к применению программную поддержку. Возможно, именно данный факт сдерживает и их массовое продвижение на рынок

К счастью, нашлась в мире компания, которая производит микросхемы с интерфейсом USB и, кроме того, обеспечила программную поддержку данных чипов на всех уровнях. Английская фирма FTDIChip (Future Technology Devices International Ltd.)

Выпускаемая линейка продуктов этого производителя включает следующие многофункциональные микросхемы: FT8U232AM, FT8U245AM, FT8U100AX. Приведу краткое описание данных микросхем:

FT8U23AM USB UART - микросхема, позволяющая преобразовывать интерфейс UART (универсального асинхронного приемо-передатчика) в USB. Известно, что в настоящее время большинство встраиваемых микросхем контроллеров. Как правило, имеет встроенный UART. Поэтому разработанные микропроцессорные устройства имеют внешний интерфейс RS-232. Данная микросхема позволяет модернизировать устройства, имеющие интерфейс RS232, в USB. Микросхема работает на скоростях передачи данных вплоть до 920 Кбит\с (RS232) и 2000Кбит\с (RS422\485). Она имеет встроенный буфер приемника на 384 байта и буфер передатчика на 128 байт. Микросхема может найти применение в самых разнообразных решениях: USB-модемы, конвертеры-переходники USB-rs232\422\485, сканеры штрих-кода и т.д. Микросхема выполнена в 32-выходном LQPF-корпусе.

FT8U245AM USB FIFO преобразователь интерфейса USB в параллельный байтовый код. Микросхема организована как буфер USB - FIFO (First Input First Output - первый пришел, первый ушел). Она позволяет обеспечить скорость обмена между устройством и компьютером до 8Мбит\с. Микросхема делает удобный взаимодействие с любым процессором или контроллером, используя каналы прямого доступа к памяти (DMA) или порты ввода-вывода.

Для передачи данных от устройства к ПК достаточно записать байт данных в буфер при пассивном бите переполнения. В случае переполнения буфера устройство автоматически перестает подтверждать готовность к записи. Отправка данных приостанавливается до тех пор, пока они не будут пересланы из FIFO по USB. Когда компьютер связывается с периферийным устройством, FT8U245AM подтверждает заполнение приемника выставлением в единицу бита состояния. Чтение информации компьютером из FIFO происходит до тех пор, пока этот бит активен.

Данная микросхема применяется в USB ISDN и ADSL модемах, в цифровых камерах и МРЗ проигрывателях, в измерительной аппаратуре, которой необходима высокая скорость обмена данными. FT8U245 AM выполнена, как и предыдущая микросхема, в 32-выводном LQPF-корпусе. FT8U100AX USB HUB -- выполняет роль USB-концентратора или контроллера для многофункциональных устройств. Микросхема FT8U100AX разработан для использования в сложных USB-устройствах (Compound device) с поддержкой разнообразных встроенных функций: инфракрасное Aг) удаленное управление, инфракрасные (IrDA) и беспроводные соединения.

Структура кристалла состоит из нескольких блоков: повторителя (USB repeater) и концентратора, которыми, в свою очередь, управляет встроенный EMCU-микроконтроллер, и множества периферийных блоков, выполняющих встроенные функции. Выполнена поддержка PS/2 клавиатуры и мыши, последовательного и параллельного портов и контроллера работы с мониторами A2С). Программа конфигурации микросхемы, позволяющая выполнить более гибкую настройку для конкретного устройства, может быть записана в любой внешней ПЗУ (ОТР ROM).

Микросхема содержит 7 исходящих (downstream) высокоскоростных портов и 1 входящий (upstream). Настройки чипа позволяют выбирать способ питания устройства -- либо от шины USB (bus powered), либо от внешнего источника питания (self powered), а также переключать в экономичный режим питания как все, так и каждый порт в отдельности. Возможности FT8U100AX определяют достаточно широкую область использования, что делает ее идеальным выбором в реализации таких решений, как концентратор USB, питающийся от шины, с возможностью добавления специфических функций.

Технология изготовления FT8U100AX снижает энергопотребление микросхемы до 3,3 В, что значительно уменьшает электрические шумы. Низкий уровень шумов облегчает выпуск устройств, соответствующих FCC и СЕ требованиям. Кристалл помещен в 100-выводной QFP-корпус. В помощь разработчикам FTDI предлагает удобные для отладки модули USBMOD1 и USBMOD2, основанные на микросхемах FT8U232 и FT8U245 соответственно. Удобство заключается в том, что каждый модуль рассчитан на использование со стандартным 32-контактным IC-разъемом.

На панели интегрирован USB-разъем В-типа, задающий кварцевый резонатор и все необходимые пассивные элементы. Модули используют питание от USB-шины, что позволяет обойтись без дополнительного источника питания.

Бесплатные драйвера виртуального порта от производителя микросхемы облегчают разработку ПО для работы с проектируемым периферийным устройством. Несмотря на то, что работа с виртуальным портом ведется как с обычным портом, команды установления скорости обмена игнорируются, а информация передается на максимально возможной скорости. Увеличивающийся в мире объем обрабатываемой информации, и расширение сервисных возможностей ПК требуют увеличения пропускной способности каналов связи с периферийными устройствами.

11. USB 3.0

Окончательная спецификация USB 3.0 появилась в 2008 году. Созданием USB 3.0 занимались компании Intel, Microsoft, Hewlett-Packard, Texas Instruments, NEC и NXP Semiconductors.В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии -- пару для приёма/передачи данных, плюс и ноль питания. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет еще четыре линии связи (две витых пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Новые контакты в разъемах USB 3.0 расположены отдельно от старых на другом контактном ряду. Теперь можно будет с лёгкостью определить принадлежность кабеля к той или иной версии стандарта, просто взглянув на его разъём.

Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4,8 Гбит/с -- что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0.Версия 3.0 может похвастаться не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Отныне пользователь может не только подпитывать от одного хаба большее количество устройств, но и сами устройства во многих случаях смогут избавиться от отдельных блоков питания.

Компания Asus выпустила материнскую плату P6X58 Premium, у которой есть два USB 3.0 порта. А компания Gigabyte выпустила первую материнскую плату с поддержкой USB 3.0 и SATA 6Gb/s для процессоров AMD -- Gigabyte GA-790FXTA-UD5.Порты USB 3.0 на материнской плате синего цвета.

Объявлено о поддержке USB 3.0 ядром Linux, начиная с версии 2.6.31.

Фирмой Intel анонсирована предварительная версия программной модели контроллера USB 3.0. Но в октябре 2009 года появилась информация, что корпорация Intel решила повременить с внедрением поддержки USB 3.0 в свои чипсеты до 2011 г.

Разъёмы USB 3.0 и их совместимость с USB 2.0

· Все разъёмы USB, имеющие возможность входить в соединение друг с другом, рассчитаны на совместную работу. Также это достигается за счет электрической совместимости всех контактов разъёма USB 2.0 с соответствующими контактами разъёма USB 3.0. При этом разъём USB 3.0 имеет дополнительные контакты, не имеющие соответствия в разъёме USB 2.0 и, следовательно, при соединении разъёмов разных версий «лишние» контакты не будут задействованы, обеспечивая нормальную работу соединения версии 2.0.

· Все гнёзда и штекеры между USB 3.0 Тип A и USB 2.0 Тип A рассчитаны на совместную работу.

· Размер гнезда USB 3.0 Тип B несколько больше, чем это могло бы потребоваться для штекера USB 2.0 Тип B и более ранних. При этом предусмотрено подключение в эти гнезда и такого типа штекеров. Соответственно, для подключения к компьютеру периферийного устройства с разъёмом USB 3.0 Тип B можно использовать кабели обоих типов, но для устройства с разъёмом USB 2.0 Тип B -- только кабель USB 2.0.

· Гнезда eSATAp (eSATA/USB Combo) рассчитаны на подключение штекеров USB Тип A: USB 2.0 и USB 3.0, но в скоростном режиме USB 2.0.

· Штекер eSATAp, как и прежде, ни в какую версию гнезда USB войти не может.

12. Скорость передачи данных USB

Список использованной литературы

1. http://mob.ua/terms/tehnologii_i_standarty/usb.html

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/USB

3. http://www.compline-ufa.ru/wiki/usb

4. Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК (глава 15 -- Последовательный, параллельный и другие интерфейсы ввода/вывода -- USB) = Upgrading and Repairing PCs. -- 17 изд. -- М.: «Вильямс», 2007. -- С. 1016--1026.

5. Universal Serial Bus Specification, Revision 1.1, September 23, 1998

6. ISP1582 Hi-Speed Universal Serial Bus peripheral controller, Product data, 04 January 2005.

Размещено на Allbest.ru

...