Interfejsy USB, FireWire

Wykład 4

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

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

Dziękuję za uwagę

FT232R – Schemat blokowy

Dziękuję za uwagę

FT232R – Zasilanie z portu

Dziękuję za uwagę

FT232R – Zasilanie autonomiczne

Interfejs FireWire (IEEE 1394)

FireWire

• Protokół zdefiniowany początkowo przez firmęApple (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

Kable

FireWire - urządzenia

Kable

FireWire - urządzenia

Repeater

Każde urządzenie IEEE1394 jest repeaterem!!!

Sygnał z wejścia jest „bezmyślnie” powielany

na wszystkie wyjścia

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 węzeł root• Wewnątrz sieci występują węzły rozdzielające branch nodes• Punkty końcowe opisywane są jako liście leaf nodes

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 „cycle synch” oraz ramki „cycle start”• 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 sąkomplementarne – 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