USB3.0接口技术与电路设计
[09-13 16:56:42] 来源:http://www.88dzw.com 接口定义 阅读:8763次
文章摘要:(2)层间关系:USB在系统中的每一层都要完成一定的任务。(3)数据流模型:USB系统中信源和信息之间的数据传送方式。(4)任务规划:USB提供可以共享的互联机制。通过规划对互连机制的访问,可以支持同步数据传输。下面简要讨论USB硬件结构和数据流传输。2.1 USB硬件结构一个USB系统包含三类硬件设备: USB主机(USB HOST)、 USB设备(USB DEVICE)、USB集线器(USB HUB)。参见图2-1。(1)USB HOST在一个USB系统中,当且仅当有一个USB HOST时,USB HOST有以下功能:◇ 管理USB系统;◇ 每毫秒产生一帧数据;◇ 发送配置请求对USB设备
USB3.0接口技术与电路设计,标签:接口技术,微机原理与接口技术,http://www.88dzw.com(2)层间关系:USB在系统中的每一层都要完成一定的任务。
(3)数据流模型:USB系统中信源和信息之间的数据传送方式。
(4)任务规划:USB提供可以共享的互联机制。通过规划对互连机制的访问,可以支
持同步数据传输。
下面简要讨论USB硬件结构和数据流传输。
2.1 USB硬件结构
一个USB系统包含三类硬件设备: USB主机(USB HOST)、 USB设备(USB DEVICE)、USB集线器(USB HUB)。参见图2-1。
(1)USB HOST
在一个USB系统中,当且仅当有一个USB HOST时,USB HOST有以下功能:
◇ 管理USB系统;
◇ 每毫秒产生一帧数据;
◇ 发送配置请求对USB设备进行配置操作;
◇ 对总线上的错误进行管理和恢复。
(2)USB DEVICE
在一个USB系统中,USB DEVICE和USB HUB总数不能超过127个。USB DEVICE接收USB总线上的所有数据包,通过数据包的地址域来判断是不是发给自己的数据包:若地址不符,则简单地丢弃该数据包;若地址相符,则通过响应USB HOST的数据包与USB HOST进行数据传输。
(3)USB HUB
USB HUB用于设备扩展连接,所有USB DEVICE都连接在USB HUB的端口上。一个USB HOST总与一个根HUB (USB ROOT HUB)相连。USB HUB为其每个端口提供100mA电流供设备使用。同时,USB HUB可以通过端口的电气变化诊断出设备的插拔操作,并通过响应USB HOST的数据包把端口状态汇报给USB HOST。一般来说,USB设备与USB HUB间的连线长度不超过5m,USB系统的级联不能超过5级(包括ROOT HUB)。
USB总线最多可支持127个USB外设连接到计算机系统。USB的拓扑是树形结构,有1个USB根集线器(root hub),下面还可有若干集线器。1个集线器下面可接若干USB接口。USB线缆包括4条线:Vbus(USB电源)、D+(数据)、D-(数据)和 Gnd(USB地)。线缆最大长度不超过5m。USB1.1的传输速率最高为12Mb/s(低速外设的标准速率为1.5Mb/s,高速外设的标准速率为 12Mb/s)。图2-1是典型的USB功能器件结构框图,图2-3是高速外设的USB线缆与电阻的连接图。图2-3中:FS为全速(高速);LS为低速;R1=15kΩ,R2=15kΩ。USB外设可以采用计算机里的电源(+5V,500mA),也可外接USB电源。在所有的USB信道之间动态地分配带宽是USB总线的特征之一,这大大地提高了USB带宽的利用率。当一台USB外设长时间(3ms以上)不使用时,就处于挂起状态,这时只消耗0.5mA 电流。按USB1.0/1.1标准,USB的标准脉冲时钟频率为12MHz,而其总线时脉冲时钟为1ms(1kHz),即每隔1ms,USB器件应为 USB线缆产生1个时钟脉冲序列。这个脉冲系列称为帧开始数据包(SOF)。高速外设长度为每帧12000bit(位),而低速外设长度只有每帧 1500bit。1个USB数据包可包含0~1023字节数据。每个数据包的传送都以1个同步字段开始。
2.2 USB的数据流传输
主控制器负责主机和USB设备间数据流的传输。这些传输数据被当作连续的比特流。每个设备提供了一个或多个可以与客户程序通信的接口,每个接口由0个或多个管道组成,它们分别独立地在客户程序和设备的特定终端间传输数据。USBD为主机软件的现实需求建立了接口和管道,当提出配置请求时,主控制器根据主机软件提供的参数提供服务。
USB支持四种基本的数据传输模式:控制传输,等时传输,中断传输及数据块传输。每种传输模式应用到具有相同名字的终端,则具有不同的性质。
控制传输类型:支持外设与主机之间的控制,状态,配置等信息的传输,为外设与主机之间提供一个控制通道。每种外设都支持控制传输类型,这样主机与外设之间就可以传送配置和命令/状态信息。
等时传输类型:支持有周期性,有限的时延和带宽且数据传输速率不变的外设与主机间的数据传输。该类型无差错校验,故不能保证正确的数据传输,支持像计算机-电话集成系统(CTI)和音频系统与主机的数据传输。
中断传输类型:支持像游戏手柄,鼠标和键盘等输入设备,这些设备与主机间数据传输量小,无周期性,但对响应时间敏感,要求马上响应。
数据块传输类型:支持打印机,扫描仪,数码相机等外设,这些外设与主机间传输的数据量大,USB在满足带宽的情况下才进行该类型的数据传输。
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