אפיק USB ו-FireWire. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

אפיק USB ו-FireWire. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מחשבים

USB (אפיק טורי אוניברסלי - אפיק טורי אוניברסלי) הוא הרחבה סטנדרטית בתעשייה של ארכיטקטורת המחשב האישי, המתמקדת באינטגרציה עם טלפוניה ומכשירי אלקטרוניקה לצרכן. גרסה 1.0 פורסמה בינואר 1996.

ארכיטקטורת ה-USB מוגדרת לפי הקריטריונים הבאים:

הרחבה מיושמת בקלות של ציוד היקפי למחשב
פתרון בעלות נמוכה התומך בקצבי העברה של עד 12 Mbps
תמיכה מלאה בשידור בזמן אמת של נתוני אודיו ווידאו (דחוסים).
גמישות של פרוטוקול לערבוב נתונים איזוכרוני והודעות אסינכרוניות
אינטגרציה עם מכשירים מיוצרים. זמינות במחשבים אישיים בכל התצורות והגדלים
מתן ממשק סטנדרטי המסוגל לכבוש במהירות את השוק
יצירת כיתות מכשירים חדשים שמרחיבים את המחשב האישי

מנקודת המבט של משתמש הקצה, התכונות הבאות של USB הן אטרקטיביות:

קלות כבלים וחיבורים
הסתרת פרטי חיבור חשמל ממשתמש הקצה
PUs לזיהוי עצמי, תקשורת אוטומטית של התקנים עם מנהלי התקנים ותצורה
יכולת להתחבר באופן דינמי ולהגדיר PU

מאז אמצע 1996, מחשבים אישיים מיוצרים עם בקר USB מובנה המיושם על ידי ערכת השבבים. צפויים להופיע מודמים, מקלדות, סורקים, רמקולים והתקני קלט/פלט אחרים התומכים ב-USB, כמו גם מסכים עם מתאמי USB, הם ישחקו את התפקיד של רכזות לחיבור מכשירים אחרים.

1.1. מבנה USB

USB מאפשר החלפת נתונים בו זמנית בין מחשב מארח ורבים התקנים היקפיים (PU). חלוקת רוחב הפס של האוטובוס בין PUs מתוכננת על ידי המארח ומיושמת על ידו על ידי שליחת אסימונים. האוטובוס מאפשר לך לחבר, להגדיר, להשתמש ולנתק מכשירים בזמן שהמארח והמכשירים עצמם פועלים.

להלן תרגום המחבר למונחים מתוך "מפרט האפיק הטורי אוניברסלי. עדכון IO 15 בינואר 1996" שפורסם על ידי Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC ו-Northern Telecom. מידע מפורט ועדכני יותר ניתן למצוא ב-usb.org.

מכשירים USBs יכולים להיות רכזות, פונקציות או שילוב של שניהם. רכזת (Hub) מספק נקודות חיבור נוספות למכשירים באוטובוס. פונקציות USB מספק תכונות נוספות למערכת, כגון חיבור ISDN, ג'ויסטיק דיגיטלי, רמקולי ממשק דיגיטלי וכו'. התקן ה-USB חייב להיות בעל ממשק USB התומך באופן מלא בפרוטוקול ה-USB, מבצע פעולות סטנדרטיות (קונפיגורציה ואיפוס), ומספק מידע המתאר התקן. להתקנים רבים המחוברים ל-USB יש גם רכזת וגם פונקציות. פעולת מערכת ה-USB כולה נשלטת על ידי בקר מארח (בקר מארח), שהיא תת-מערכת החומרה והתוכנה של המחשב המארח.

חיבור פיזי התקנים מבוצעים על פי הטופולוגיה של רב-שכבות הכוכבים. המרכז של כל כוכב הוא רכזת, כל מקטע כבל מחבר שתי נקודות רכזת לרכזת או פונקציה אחרת. למערכת יש אחד (ויחיד) בקר מארח, ממוקם בראש הפירמידה של מכשירים ורכזות. בקר מארח משתלב עם רכזת שורש (Root Hub), מתן נקודת חיבור אחת או יותר נמלים. בקר ה-USB הכלול בערכות השבבים כולל בדרך כלל רכזת שתי יציאות מובנית. באופן הגיוני, התקן המחובר לכל רכזת USB ומוגדר (ראה להלן) יכול להיחשב כמחובר ישירות לבקר המארח.

פונקציות הם מכשירים המסוגלים לשדר או לקבל נתונים או לשלוט במידע על האוטובוס. בדרך כלל, הפונקציות הן PUs נפרדים עם כבל המחובר ליציאת הרכזת. מבחינה פיזית, במקרה אחד יכולות להיות מספר פונקציות עם רכזת מובנית המספקת את החיבור שלהן ליציאה אחת. התקני מארחים משולבים אלה הם רכזות עם התקני פונקציה מחוברים באופן קבוע.

כל פונקציה מספקת מידע תצורה המתאר את היכולות ודרישות המשאבים של ה-PU. הפונקציה חייבת להיות מוגדרת על ידי המארח לפני שניתן יהיה להשתמש בה, יש להקצות לה רוחב פס של ערוץ ולבחור אפשרויות תצורה.

דוגמאות לפונקציות הן:

עכבר מצביע, טאבלט, עט קל. מקלדת או סורק של התקני קלט.

מדפסת מכשיר פלט, רמקולים (דיגיטליים).

מתאם טלפון ISDN

רכזת מרכיב מרכזי של מערכת RnP בארכיטקטורת ה-USB. הרכזת היא רכזת כבלים. נקודות חיבור נקראות נמלים רכזת. כל רכזת הופכת נקודת חיבור אחת לרבות. הארכיטקטורה מאפשרת חיבור של מספר רכזות.

לכל רכזת יש אחד נמל במעלה הזרם נועד להתחבר למארח או לרכזת ברמה העליונה. שאר הנמלים הם במורד הזרם (יציאות למטה), מיועד לחיבור פונקציות או רכזות ברמה נמוכה יותר. הרכזת יכולה לזהות חיבור של מכשירים ליציאות או ניתוק מהם ולנהל את אספקת החשמל למקטעים שלהם. ניתן להפעיל או להשבית כל יציאה ולהגדיר עבור קצבי שידור מלאים או מוגבלים. הרכזת מספקת בידוד של מקטעים במהירות נמוכה מאלה במהירות גבוהה.

רכזות יכולות לשלוט באספקת החשמל ליציאות במורד הזרם; מספק קביעת הגבלה על הזרם הנצרך על ידי כל יציאה.

אפיק USB ו-FireWire

מערכת USB מחולק לשלוש רמות עם כללים מסוימים של אינטראקציה. התקן ה-USB מכיל חלק ממשק, חלק התקן וחלק פונקציונלי. המארח גם מחולק לשלושה חלקים: ממשק, מערכת ותוכנת מכשיר. כל חלק אחראי רק למגוון מסוים של משימות, האינטראקציה ההגיונית והאמיתית ביניהן מומחשת באיור. 7.1.

המבנה הנדון כולל את האלמנטים הבאים:

התקן USB פיזי מכשיר באוטובוס המבצע פונקציות שמעניינות את משתמש הקצה.

לקוח SW תוכנה ספציפית למכשיר הפועלת במחשב מארח. זה עשוי להיות חלק בלתי נפרד ממערכת ההפעלה או מוצר מיוחד.

מערכת USB SW תמיכה במערכת USB ללא תלות בהתקנים ספציפיים ותוכנת לקוח.

בקר מארח USB חומרה ותוכנה לחיבור התקני USB למחשב המארח.

ממשק פיזי

תקן ה-USB מגדיר את המפרט החשמלי והמכני של האוטובוס.

אותות מידע ומתח אספקה של 5 וולט מועברים באמצעות כבל ארבעה חוטים. נעשה שימוש בשיטה הדיפרנציאלית להעברת אותות D+ ו-D על שני חוטים. רמות האות של המשדר הסטטי צריכות להיות מתחת ל-0,3V (נמוך) או מעל 2,8V (גבוה). מקלטים עומדים במתח כניסה בטווח של 0,5...+3,8 V. על המשדרים להיות מסוגלים לעבור למצב עכבה גבוהה עבור שידור דו-כיווני חצי דופלקס על פני זוג חוטים בודדים.

שידור דו-חוטי ב-USB אינו מוגבל לאותות דיפרנציאליים. בנוסף למקלט הדיפרנציאלי, לכל מכשיר יש מקלטי D+ ו-D-, והמשדרים של קווים אלו נשלטים בנפרד. זה מאפשר להבחין בין יותר משני מצבי קו המשמשים לארגון ממשק חומרה. מדינות DiffO и הבדל1 נקבעים לפי הפרש הפוטנציאל בקווים D+ ו-D יותר מ-200 mV, בתנאי שבאחד מהם הפוטנציאל הוא מעל סף VSE. המצב שבו שני הכניסות D+ ו-D נמוכות נקרא אפס ליניארי (SEO Single-Ended Zero). הממשק מגדיר את המצבים הבאים:

מצב DataJ и נתונים למדינה מצב הביט המשודר (או פשוט J и ל), מוגדר באמצעות מדינות DiffO и הבדל1.

במצב סרק הפסקת אוטובוס.

מצב סיכום אות התעוררות כדי להעיר את המכשיר ממצב שינה.

תחילת מנה (SOP) תחילת החבילה (קפוץ מ מצב סרק ב-K).

סוף מנה (EOP) סוף החבילה.

נתק המכשיר מנותק מהיציאה.

לְחַבֵּר המכשיר מחובר ליציאה.

לאפס איפוס המכשיר.

מצבים נקבעים על ידי שילובים של אותות דיפרנציאליים ולינאריים; למצב מהירות מלאה ונמוכה DiffO и הבדל1 יש מטרה הפוכה. בפענוח המדינה נתק, התחבר и לאפס הזמן המושקע בקווים (יותר מ-2,5 אלפיות השנייה) במצבים מסוימים נלקח בחשבון.

לאוטובוס שני מצבי שידור. מהירות מירבית איתות USB הוא 12 Mbps, נָמוּך 1,5 Mbps. עבור מהירות מלאה, נעשה שימוש בזוג מעוות מסוכך עם עכבה של 90 אוהם ואורך מקטע של עד 5 מ', עבור כבל לא מסוכך נמוך - לא מסוכך עד 3 מ'. כבלים והתקנים במהירות נמוכה זולים יותר מאלה במהירות גבוהה. אותה מערכת יכולה להשתמש בשני המצבים בו-זמנית;

המעבר למכשירים הוא שקוף. המהירות הנמוכה מיועדת לעבוד עם מספר קטן של משגרים שאינם דורשים מהירות גבוהה.

המהירות המשמשת את ההתקן המחובר ליציאה מסוימת נקבעת על ידי הרכזת לפי רמות האותות בקווי D+ ו-D, המוטים על ידי נגדי הסיום R2 של המקלטים (ראה איורים 7.2 ו-7.3).

אותות סנכרון מקודדים יחד עם נתונים באמצעות השיטה NRZI (אי-חזרה לאפס היפוך), עבודתו מאוירת באיור. 7.4. לפני כל חבילה יש שדה סנכרון סינכרון, המאפשר למקלט לכוון את תדר המשדר.

לכבל יש גם קווי VBus ו-GND כדי לשאת את אספקת החשמל של 5V למכשירים. החתך של המוליכים נבחר בהתאם לאורך הקטע כדי להבטיח רמת אות מובטחת ומתח אספקה.

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.4. קידוד נתונים NRZI

התקן מגדיר שני סוגי מחברים (ראה טבלה 7.1 ואיור 7.5).
קשר שרשרת קשר שרשרת
1 VBus 3 D+
2 D- 4 GND

סוג מחברים "A". משמש לחיבור לרכזות (מחבר במעלה הזרם). תקעים מותקנים על כבלים שאינם מנותקים מהתקנים (לדוגמה, מקלדת, עכבר וכו'). קנים מותקנים ביציאות במורד הזרם (יציאה מהזרם) רכזות.

מחברים מסוג "B" (מחבר למטה) מותקן במכשירים מהם ניתן לנתק את כבל החיבור (מדפסות וסורקים). חלק ההזדווגות (תקע) מותקן על הכבל המחבר, שבקצהו הנגדי יש תקע מסוג "A".

מחברים מסוג "A" ו-"B" שונים זה מזה באופן מכאני (איור 7.5), מה שמבטל חיבורי לולאה לא חוקיים של יציאות רכזת. מחברי ארבעת הפינים מסובבים כדי למנוע חיבור שגוי. עיצוב המחברים מספק חיבור מאוחר וניתוק מוקדם של מעגלי האות בהשוואה למעגלי אספקה. כדי לזהות את מחבר ה-USB, מוצב ייעוד סמלי סטנדרטי על מארז המכשיר.

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.5. שקעי USB: סוג "A", б הקלד "B", בייעוד הסמלי

כוח המכשיר USB אפשרי מכבל (התקנים המופעלים באמצעות אוטובוס) או מאספקת החשמל שלך (מכשירים בעלי הפעלה עצמית). המארח מספק חשמל ל-PUs המחוברים אליו ישירות. כל רכזת, בתורה, מספקת חשמל להתקנים המחוברים ליציאות במורד הזרם שלו. עם כמה הגבלות טופולוגיה, השימוש ברכזות המופעלות על ידי אוטובוס מותר. על איור. 7.6 מציג דוגמה של דיאגרמת חיבור התקן USB. כאן, המקלדת, העט והעכבר יכולים להיות מופעלים באמצעות אוטובוס.

אפיק USB ו-FireWire

מודל העברת נתונים

כל התקן USB הוא קבוצה עצמאית נקודות קצה (Endpoint), ס שהבקר המארח מחליף מידע. נקודות הקצה מתוארות לפי הפרמטרים הבאים:

התדירות הנדרשת של גישה לאוטובוס ועיכובי שירות מותרים;

רוחב פס ערוץ נדרש;

מספר נקודה;

דרישות לטיפול בשגיאות;

גדלים מקסימליים של מנות משודרות ומתקבלות;

סוג החלפה;

כיוון החלפה (לחילופים רציפים ואיזוכרוניים).

לכל מכשיר יש בהכרח נקודת קצה שמספרה 0, המשמשת לאתחול, בקרה כללית ובדיקת מצבו. נקודה זו מוגדרת תמיד כאשר המכשיר מופעל ומחובר לאוטובוס. הוא תומך בהעברות "שליטה" (ראה להלן).

בנוסף לנקודת האפס, להתקני פונקציה עשויים להיות נקודות נוספות המיישמות חילופי נתונים שימושיים. להתקנים במהירות נמוכה יכולים להיות עד שתי נקודות נוספות, התקני מהירות מלאה עד 16 נקודות קלט ו-16 נקודות פלט (הגבלת פרוטוקול). לא ניתן להשתמש בנקודות עד שהן נקבעו (הוקם ערוץ המותאם להן).

ערוץ {Pipe) USB מתייחס למודל העברת הנתונים בין הבקר המארח לנקודת הקצה (נקודת סיום) מכשירים. ישנם שני סוגים של ערוצים: זרמים (זרם) והודעות (הוֹדָעָה). זְרִימָה מספק נתונים מקצה אחד של הערוץ לקצה השני, זה תמיד חד-כיווני. ניתן להשתמש באותו מספר נקודת קצה עבור שני ערוצי זרם קלט ופלט. שרשור יכול ליישם את סוגי ההחלפה הבאים: רציף, איזוכרוני ופסיקות. המשלוח הוא תמיד בסדר ראשון-ב-ראשון-יוצא (FIFO); מנקודת המבט של ה-USB, נתוני הזרם אינם מובנים. Сообщения הם בפורמט שהוגדר על ידי מפרט ה-USB. המארח שולח בקשה לנקודת הקצה, שלאחריה משודרת (מתקבלת) חבילת הודעות, ואחריה מנה עם מידע על מצב נקודת הקצה. בדרך כלל לא ניתן לשלוח הודעה עוקבת עד שהקודמת תעובד, אך ייתכן שהודעות שלא טופלו יימחקו במהלך טיפול בשגיאות. הודעות דו-כיווניות מופנות לאותה נקודת קצה. למסירת הודעות נעשה שימוש רק בחילופי סוג "בקרה".

לערוצים יש מאפיינים הקשורים לנקודת הקצה (רוחב פס, סוג שירות, גודל מאגר וכו'). ערוצים נוצרים בעת הגדרת התקני USB. יש ערוץ הודעות לכל מכשיר מופעל (צינור בקרה 0), שדרכו מועבר מידע תצורה, בקרה ומצב.

סוגי העברת נתונים

USB תומך במצבי תקשורת חד-כיווני וגם דו-כיווני. נתונים מועברים בין התוכנה המארחת לנקודת הקצה של המכשיר. למכשיר יכולות להיות מספר נקודות קצה, התקשורת עם כל אחת מהן (ערוץ) נוצרת באופן עצמאי.

ארכיטקטורת ה-USB מאפשרת ארבעה סוגים בסיסיים של העברת נתונים:

העברות שליטה, משמש לתצורה במהלך החיבור ובמהלך הפעולה לשליטה במכשירים. הפרוטוקול מספק אספקת נתונים מובטחת. אורך שדה הנתונים של הודעת הבקרה אינו עולה על 64 בתים במהירות מלאה ו-8 בתים בנמוך.

העברות נתונים בכמות גדולה חבילות גדולות יחסית ללא דרישות קפדניות של זמן אספקה. שידורים תופסים את כל רוחב הפס הפנוי של האוטובוס. למנות יש שדה נתונים של 8, 16, 32 או 64 בתים. העברות אלו בעלות העדיפות הנמוכה ביותר ועשויות להיות מושעות אם האוטובוס עמוס בכבדות. מותר רק בקצב הבאוד מלא.

מפריע העברות קצרות (עד 64 בתים במהירות מלאה, עד 8 בתים במהירות נמוכה) כגון תווי קלט או קואורדינטות. ההפרעות הן ספונטניות ויש לטפל בהן לא יותר ממה שהמכשיר דורש. מגבלת זמן השירות מוגדרת בטווח של 1-255ms עבור מהירות מלאה ו-10-255ms עבור נמוכה.

העברות איזוכרוניות שידורים רציפים בזמן אמת התופסים חלק מראש מרוחב הפס של האוטובוס ויש להם עיכוב מסירה נתון. אם מזוהה שגיאה, נתונים איזוכרוניים מועברים ללא ניסיון חוזר, מתעלמים מחבילות לא חוקיות. דוגמה לכך היא שידור קולי דיגיטלי. רוחב הפס נקבע על פי הדרישות לאיכות השידור, ועיכוב מסירה יכול להיות קריטי, למשל, בעת יישום שיחות ועידה טלפוניות.

רוחב הפס של האוטובוס משותף בין כל הערוצים המותקנים. רוחב הפס המוקצה מוקצה לערוץ, ואם הקמת ערוץ חדש מצריך רוחב פס שאינו מתאים להקצאה קיימת כבר, בקשת הקצאת הערוץ נדחית.

ארכיטקטורת US B מספקת אחסון פנימי של כל המכשירים, וככל שהתקן דורש יותר רוחב פס, כך המאגר שלו צריך להיות גדול יותר. USB חייב להיות מסוגל להעביר במהירות כזו שעיכוב הנתונים במכשיר שנגרם על ידי חציצה לא יעלה על כמה אלפיות שניות.

העברות איזוכרוניות מסווגות לפי האופן שבו נקודות הקצה של מקורות או נמעני נתונים מסונכרנות עם המערכת: ישנן מחלקות התקנים אסינכרוניות, סינכרוניות וסתגלותיות, שלכל אחת מהן יש סוג משלה של ערוץ USB.

פרוטוקול

כל החלפות (עסקאות) באמצעות USB מורכבות משלוש חבילות. כל אחד עסקה מתוזמן ויזום על ידי הבקר, ששולח חבילת אסימון {חבילת אסימון). הוא מתאר את סוג וכיוון ההעברה, כתובת התקן ה-USB ומספר נקודת הקצה. בכל עסקה אפשרית רק החלפה בין המכשיר הכתוב (נקודת הקצה שלו) לבין המארח. המכשיר אליו פונה האסימון מזהה את כתובתו ומתכונן להחלפה. מקור הנתונים (המזוהה באמצעות האסימון) משדר חבילת נתונים (או הודעה שאין נתונים לשדר). לאחר קבלת החבילה בהצלחה, מקלט הנתונים שולח חבילת אישור (חבילת לחיצת יד).

תזמון עסקאות מספק ניהול ערוצי זרימה. ברמת החומרה, השימוש בנטישת עסקה (NAck) מונע מאגרפים לעלות על גדותיו מלמעלה ומלמטה אם קצב השידור אינו חוקי. אסימוני עסקה נטושים משודרים מחדש בזמן האוטובוס. בקרת זרימה מאפשרת תזמון גמיש של שירותים עבור זרימות נתונים הטרוגניות בו זמנית.

סובלנות לשגיאות לספק את תכונות ה-USB הבאות:

איכות אות גבוהה המושגת עם מקלטים/משדרים דיפרנציאליים וכבלים מסוככים.

הגנה על שדות בקרה ונתונים עם קודי CRC.

זיהוי חיבור וניתוק התקן ותצורת משאבים ברמת המערכת.

פרוטוקול ריפוי עצמי עם פסק זמן על אובדן מנות.

בקרת זרימה לאיזוכרוניזם וניהול מאגר חומרה.

עצמאות של פונקציות מחילופים לא מוצלחים עם פונקציות אחרות.

כדי לזהות שגיאות שידור, לכל מנה יש שדות בדיקת CRC כדי לזהות את כל שגיאות הסיביות הבודדות והכפולות. החומרה מזהה שגיאות שידור והבקר מנסה אוטומטית את השידור שלוש פעמים. אם הניסיונות החוזרים לא צלחו, הודעת שגיאה מועברת לתוכנת הלקוח.

פורמטים של חבילות

בתים מועברים על גבי האוטובוס ברצף, הסיבית הכי פחות משמעותית תחילה. כל החבילות מאורגנות בחבילות. כל חבילה מתחילה בשדה סינכרון, המיוצג על ידי רצף של מצבים KJKJKJKK (מקודד NRZI) בעקבות המדינה לְהִתְבַּטֵל. שני חלקים אחרונים (QC) הם סמן התחלת מנות SOP המשמש לזיהוי הסיביות הראשונה של מזהה החבילה PID. מזהה החבילה הוא שדה של 4 סיביות PID[3:0], זיהוי סוג החבילה (טבלה 7.2), ואחריה אותם 4 סיביות כמו סיביות בקרה, אך הפוכים.
סוג PID שם PID PID[3:0] תוכן ומטרה
אסימון החוצה 0001 כתובת פונקציה ומספר נקודת קצה סמן טרנזקציית פונקציה
אסימון IN 1001 כתובת פונקציה ומספר נקודת קצה מארח אסימון עסקה
אסימון כך F 0101 סמן מסגרת התחל
אסימון להכין 1101 כתובת פונקציה ומספר נקודת בקרת נקודת שליטה סמן עסקה
נתונים DataO Data 0011 1011 חבילות נתוני PID זוגיות ומשונות משולבות כדי לזהות במדויק אישורים
לחיצת ידיים אקנה 0010 אישור קליטת מנות ללא שגיאות
לחיצת ידיים NAK 1010 המקלט לא הצליח לקלוט או שהמשדר לא הצליח לשדר נתונים. יכול לשמש לבקרת זרימת נתונים (לא מוכן). בעסקאות פסיקות, זה סימן שאין הפרעות ללא טיפול.
לחיצת ידיים דוּכָן 1110 נקודת הקצה דורשת התערבות מארח
מיוחד PRE 1100 הקדמה בשיעור נמוך

בשקיות מרקר IN, SETUP и החוצה הבאים הם שדות כתובת: כתובת פונקציה של 7 סיביות וכתובת נקודת קצה של 4 סיביות. הם מאפשרים התייחסות לעד 127 פונקציות USB (הכתובת אפס משמשת לתצורה) ו-16 נקודות קצה לכל פונקציה.

לחבילת SOF יש 11 סיביות שדה מספר מסגרת (שדה מספר מסגרת), גדל ברצף (מחזורית) עבור המסגרת הבאה.

שדה נתונים יכול להיות מ-0 עד 1023 בתים שלמים. גודל השדה תלוי בסוג השידור ומתנהל עם הקמת הערוץ.

שדה sks-cola קיים בכל האסימונים וחבילות הנתונים, הוא מגן על כל השדות בחבילה מלבד PID. CRCs עבור סמנים (5 סיביות) ונתונים (11 סיביות) מחושבים באמצעות נוסחאות שונות.

כל עסקה יזומה על ידי הבקר המארח על ידי שליחת אסימון ומסתיימת בחבילת לחיצת יד. רצף החבילות בעסקאות מודגם באיור. 7.7.

הבקר המארח מארגן חילופים עם מכשירים בהתאם לתוכנית הקצאת המשאבים שלו. הבקר יוצר באופן מחזורי (עם תקופה של 1 ms). מסגרות (מסגרות), הכוללים את כל העסקאות המתוזמנות. כל פריים מתחיל באסימון SOF. (תחילת המסגרת) שהוא אות השעון עבור כל המכשירים, כולל רכזות. בסוף כל מסגרת, מוקצה מרווח זמן EOF (סוף מסגרת) במהלכו הרכזות אוסרות שידור לעבר הבקר. לכל מסגרת יש מספר משלה. הבקר המארח פועל על מונה של 32 סיביות, אך משדר רק את 11 הסיביות התחתונות באסימון SOF. מספר המסגרת גדל (באופן מחזורי) במהלך EOF. המארח מתזמן את טעינת הפריימים כך שתמיד יהיה להם מקום לשליטה ולקטוע עסקאות. ניתן למלא זמן פריימים חופשי בשידורים מוצקים (העברות בכמות גדולה).

אפיק USB ו-FireWire

אורז. 7.8. זרם מסגרת USB

עבור שידור איזוכרוני סנכרון בין מכשירים לבקר הוא חשוב. ישנן שלוש אפשרויות:

סנכרון של המחולל הפנימי של המכשיר עם סמני SOF;

התאמת קצב הפריימים לתדירות המכשיר;

התאמת קצב השידור (קליטה) של המכשיר לקצב הפריימים.

התאמת קצב הפריימים של הבקר אפשרית, כמובן, בתדירות הסנכרון הפנימי של מכשיר אחד בלבד. ההתאמה מתבצעת באמצעות מנגנון משוב, המאפשר לך לשנות את תקופת המסגרת בתוך מרווח של ±1 סיביות.

1.2. הגדרות מערכת

USB תומך בחיבור דינמי וניתוק התקנים. מספור התקני אוטובוס הוא תהליך מתמשך שעוקב אחר שינויים בטופולוגיה הפיזית.

כל המכשירים מחוברים דרך יציאות רכזת. רכזות מזהות את החיבור והניתוק של התקנים ליציאות שלהם ומדווחות על מצב היציאות בעת בקשה מהבקר. המארח מאפשר את היציאה ופונה למכשיר דרך ערוץ הבקרה באמצעות אפס כתובת ברירת מחדל USB. במהלך החיבור הראשוני או לאחר איפוס, כל המכשירים מטופלים כך.

המארח קובע אם ההתקן החדש שהתחבר הוא רכזת או תכונה ומקצה אותו כתובת ייחודית יו אס בי. המארח יוצר ערוץ בקרה (צינור בקרה) עם מכשיר זה באמצעות הכתובת שהוקצתה ומספר היעד אפס.

אם המכשיר החדש הוא רכזת, המארח קובע את ההתקנים המחוברים אליו, מקצה להם כתובות ומגדיר

יוצק ערוצים. אם ההתקן החדש הוא תכונה, הודעת החיבור מועברת על ידי מנהל ה-USB לתוכנה הנוגעת בדבר.

כאשר מכשיר מנותק, הרכזת משביתה אוטומטית את היציאה המתאימה ומדווחת על הניתוק לבקר, אשר מסיר מידע על התקן זה מכל מבני הנתונים. אם הרכזת מושבתת, תהליך ההסרה מבוצע עבור כל המכשירים המחוברים אליו. אם תכונה מושבתת, נשלחת הודעה לתוכנה הרלוונטית.

מספור מכשירים, מחובר לאוטובוס (ספירת אוטובוסים), מבוצע באופן דינמי כשהם מחוברים (או מופעלים) ללא כל התערבות של משתמש או תוכנת לקוח. הליך המספור הוא כדלקמן:

1. הרכזת אליה התחבר המכשיר מודיעה למארח על השינוי במצב היציאה שלו על ידי תגובה לסקר סטטוס. מנקודה זו ואילך, המכשיר נכנס למצב מצורף (מחובר), והיציאה אליה הוא התחבר למדינה מושבת.

2. המארח בודק את מצב היציאה.

3. לאחר שלמד את היציאה אליה מחובר המכשיר החדש, המארח מוציא פקודה לאיפוס ולאפשר את היציאה.

4. הרכזת מייצרת אות איפוס עבור יציאה זו (10 אלפיות השנייה) ומכניסה אותה למצב מופעל. המכשיר המחובר יכול למשוך עד 100 mA מהאוטובוס. המכשיר נכנס למצב מופעל (מופעל), כל האוגרים שלו מאופסים, והוא מגיב לכתובת אפס.

5. עד שהמכשיר יקבל כתובת ייחודית, היא זמינה בערוץ Watchdog, שדרכו קובע הבקר המארח את הגודל המרבי המותר של שדה הנתונים של החבילה.

6. המארח אומר למכשיר את הכתובת הייחודית שלו, והוא מועבר למצב התייחס (מוען ל).

7. המארח קורא את תצורת המכשיר, כולל הוצאת הזרם המוצהרת מהאוטובוס. הקריאה עשויה להימשך מספר פריימים.

8. בהתבסס על המידע שהתקבל, המארח מגדיר את כל נקודות הקצה הזמינות של מכשיר זה, אשר מועברות למצב מוגדר (מוגדר). כעת הרכזת מאפשרת למכשיר לצרוך את מלוא הזרם המוצהר בתצורה מהאוטובוס. המכשיר מוכן.

כאשר התקן מנותק מהאוטובוס, הרכזת מודיעה למארח והיציאה מושבתת והמארח מעדכן את המידע הטופולוגי הנוכחי שלו.

1.3. תכונות ורכזות של התקני USB

יכולות אפיק USB מאפשרות לך להשתמש בו כדי לחבר מגוון מכשירים. מבלי לגעת במאפיינים ה"שימושיים" של ה-PU, בואו נתמקד בחלק הממשק שלהם הקשור לאפיק ה-USB. כל המכשירים חייבים לתמוך בקבוצה של פעולות נפוצות המפורטות להלן.

חיבור וניתוק דינמי. אירועים אלו מנוטרים על ידי הרכזת, שמדווחת עליהם לבקר המארח ומאפסת את ההתקן המחובר. המכשיר לאחר אות האיפוס חייב להגיב לכתובת האפס, בעוד שהוא אינו מוגדר ואינו מושעה. לאחר שהוקצה כתובת שהבקר המארח אחראי עליה, המכשיר אמור להגיב רק לכתובת הייחודית שלו.

תְצוּרָה התקנים המבוצעים על ידי המארח נחוצים לשימוש בהם. עבור תצורה, בדרך כלל נעשה שימוש במידע הנקרא מהמכשיר עצמו. למכשיר יכולים להיות ממשקים מרובים, שלכל אחד מהם נקודת קצה משלו המייצגת פונקציה של המכשיר למארח. לממשק בתצורה עשויים להיות סטים חלופיים של מאפיינים; שינוי סטים נתמך על ידי הפרוטוקול. כדי לתמוך במנהלי התקנים אדפטיביים, לתיאורי התקן ולממשק יש שדות מחלקה, תת-מחלקה ופרוטוקול.

העברת נתונים אפשרי באמצעות אחד מארבעת סוגי העברות (ראה לעיל). עבור נקודות קצה המאפשרות סוגים שונים של העברות, רק אחת מהן זמינה לאחר ההגדרה.

ניהול אנרגיה הוא תכונה מפותחת מאוד של USB. עבור מכשירים המופעלים על ידי אוטובוס, ההספק מוגבל. כל מכשיר המחובר לא חייב למשוך יותר מ-100 mA מהאוטובוס. זרם ההפעלה (לא יותר מ-500 mA) מוצהר בתצורה, ואם הרכזת אינה יכולה לספק את הזרם המוצהר למכשיר, היא אינה מוגדרת ולכן לא ניתן להשתמש בה.

התקן ה-USB חייב לתמוך השעיה (מצב מושעה), בהם צריכת הזרם שלו אינה עולה על 500 μA. ההתקן אמור להשעות אוטומטית כאשר פעילות האוטובוס מפסיקה.

הזדמנות השכמה מרחוק מאפשר למכשיר מושעה לאותת למארח שעשוי להיות גם במצב מושעה. יכולת ההתעוררות מרחוק מתוארת בתצורת המכשיר. תכונה זו עשויה להיות מושבתת במהלך ההגדרה.

רכזת ב-USB, הוא מבצע מיתוג אותות ואספקת חשמל, וגם עוקב אחר מצב ההתקנים המחוברים אליו, ומודיע למארח השינויים. הרכזת מורכבת משני חלקים של הבקר (בקר רכזת) ומחזר (Hub Repeater). מַהְדֵר הוא מפתח מנוהל המחבר יציאת פלט ליציאת קלט. יש לו אמצעים לתמוך באיפוס והשעיית איתות. בקר מכיל אוגרים לאינטראקציה עם המארח. הגישה לרישומים מתבצעת על ידי פקודות ספציפיות לגישה לרכזת. הפקודות מאפשרות לך להגדיר את הרכזת, לנהל יציאות במורד הזרם ולנטר את מצבן.

יציאות במורד הזרם רכזות יכולות להיות במצבים הבאים:

מופעל (^(כיבוי) לא מסופק חשמל ליציאה (אפשרי רק לרכזות שמתחלפות

תְזוּנָה). מאגרי המוצא ממוקמים במצב עכבה גבוהה ומתעלמים מאותות הקלט.

מְנוּתָק (מנותק) היציאה לא מאותתת לשני הכיוונים, אבל היא מסוגלת לזהות התקן מחובר (בשום מצב קידום אתרים בתוך 2,5 מיקרון). ואז הנמל נכנס למדינה נָכֶה, ולפי רמות אותות הכניסה {DiffO או הבדל1 מסוגל לְהִתְבַּטֵל) הוא קובע את מהירות המכשיר המחובר.

sלנכים (מושבת) היציאה משדרת רק אות איפוס (בפקודה מהבקר), אותות מהיציאה (למעט זיהוי ניתוק) אינם מתקבלים. עם זיהוי נסיעה (מצב 2,5 מיקרון SEO) הנמל נכנס למצב לְנַתֵק, ואם מזוהה כיבוי על ידי רכזת "ישנה", יישלח אות לבקר קורות חיים.

w מופעל (מופעל) היציאה משדרת אותות בשני הכיוונים. בפקודת הבקר או עם זיהוי שגיאת מסגרת, היציאה נכנסת למצב נָכֶה, ועם גילוי נסיעה למדינה לְנַתֵק.

תלוי (מושעה) היציאה שולחת אות להיכנס למצב עצור ("מצב שינה"). אם הרכזת במצב פעיל, אותות דרך היציאה לא מועברים לשום כיוון. עם זאת, רכזת ה"שינה" קולטת את אותות שינוי המצב של יציאות בלתי אסורות, ונותנת אותות "התעוררות" מהמכשיר המופעל אפילו דרך שרשרת רכזות ה"שינה".

המצב של כל יציאה מזוהה על ידי בקר הרכזת באמצעות אוגרים נפרדים. קיים רגיסטר משותף, שהסיביות שלו משקפות את העובדה של שינוי במצב של כל יציאה (מתוקנת במהלך EOF). זה מאפשר לבקר המארח לגלות במהירות את מצב הרכזת, ואם מתגלים שינויים על ידי עסקאות מיוחדות, עדכן את המצב.

1.4. בקר מארח

המחשב המארח מתקשר עם התקנים דרך הבקר. למארח יש את האחריות הבאה:

זיהוי חיבור וניתוק של התקני USB;

מניפולציה של זרימת השליטה בין המכשירים והמארח;

ניהול זרימת נתונים;

איסוף סטטיסטיקות;

הבטחת חיסכון באנרגיה על ידי יחידות בקרה מחוברות.

תוכנת מערכת הבקר מנהלת את האינטראקציה בין התקנים והתוכנה שלהם הפועלת במחשב המארח כדי לנהל משא ומתן:

מספור ותצורה של המכשיר;

העברות נתונים איזוכרוניות;

העברות נתונים אסינכרוניים;

ניהול אנרגיה;

מידע על ניהול מכשירים ואוטובוסים.

במידת האפשר, תוכנת ה-USB משתמשת בתוכנת המערכת הקיימת של המארח, כגון ניהול צריכת חשמל מתקדם, לניהול צריכת החשמל.

2. IEEE 1394-FireWire

תקן High Performance Serial Bus, שנקרא רשמית IEEE 1394, אומץ ב-1995. המטרה הייתה ליצור אוטובוס שאינו נחות מהאוטובוסים המקבילים הסטנדרטיים כיום, תוך הוזלה משמעותית ושיפור נוחות החיבור (בשל המעבר לממשק טורי). תקן מבוסס אוטובוס firewire, משמש את Apple Computer כחלופה זולה ל-SCSI במחשבי Macintosh ו-PowerMac. השם FireWire מוחל כעת על יישומים של IEEE 1394 ומתקיים יחד עם הקיצור 1394.

היתרונות של FireWire לפני אוטובוסים סדרתיים אחרים:

s? רב תכליתיות: האוטובוס מספק תקשורת דיגיטלית לעד 63 מכשירים ללא שימוש בציוד נוסף (רכזות). התקנים מצלמות וידיאו דיגיטליות, סורקים, מדפסות, מצלמות לשיחות ועידה בווידאו, כונני דיסקים יכולים להחליף נתונים לא רק עם מחשב, אלא גם אחד עם השני. FireWire, ביוזמת VESA, ממוקמת גם עבור "רשתות ביתיות".

קצב סיביות גבוה והעברות איזוכרוניות מאפשרות אפילו ברמה הראשונית (100 Mbps) לשדר בו זמנית שני ערוצי וידאו (30 פריימים לשנייה) באיכות שידור ואות שמע סטריאו באיכות CD.

s§ עלות נמוכה של רכיבים וכבל.

si קל להתקנה ולשימוש. FireWire מרחיב את מערכת ה-pnp. התקנים מזוהים באופן אוטומטי ומוגדרים כאשר הם מופעלים/כיבויים. מופעל באמצעות אוטובוס (זרם עד 1,5A) מאפשר לשלט רחוק לתקשר עם המערכת גם כאשר החשמל שלהם כבוי. לא רק מחשבים אישיים יכולים לשלוט באוטובוס ובהתקנים אחרים, אלא גם מכשירים "חכמים" אחרים, כגון מכשירי וידאו.

2.1. מבנה ואינטראקציה של התקני אוטובוס

תקן 1394 מגדיר שתי קטגוריות של פסי פס: פסי כבלים ופסי מוצלבים. (מטוס אחורי). תחת צמיגים חוצים מתייחס בדרך כלל לממשקים מקבילים המחברים את תת-המערכות הפנימיות של התקן המחובר לכבל 1394.

בניגוד ל-USB, הנשלט על ידי בקר מארח יחיד, תקן 1394 מאפשר לחבר התקני עמית לעמית ברשת. רשת עשויה להיות מורכבת ממספר אוטובוסים המחוברים על ידי גשרים. בתוך אותו אפיק, התקנים מחוברים על ידי חיבור כבלים ללא שימוש במכשירים נוספים. גשרים הם מכשירים חכמים מיוחדים. כרטיס הממשק של אפיק FireWire למחשב הוא גשר PCI 1394.

כתובות עד 63 התקנים בכל אפיק, מטופלים על ידי שדה מזהה צומת של 6 סיביות. שדה מזהה האוטובוס של 10 סיביות מאפשר עד 1023 גשרים במערכת, המחברים בין אוטובוסים מסוגים שונים.

אוטובוס כבלים היא רשת המורכבת מצמתים וגשרי כבלים. טופולוגיה גמישה מאפשרת לבנות רשתות המשלבות ארכיטקטורות עצים ושרשרת (איור 7.9). לכל צומת יש בדרך כלל שלושה מחברי עמית לעמית. אפשרויות חיבור רבות למכשיר מותרות עם ההגבלות הבאות:

ssi בין כל זוג צמתים יכול להיות לא יותר מ-16 מקטעי כבלים;

אורכו של קטע כבל סטנדרטי לא יעלה על 4,5 מ';

האורך הכולל השני של הכבל לא יעלה על 2 מ' (השימוש בכבל טוב יותר מאפשר לך להחליש מגבלה זו).

לחלק מהמכשירים יכול להיות רק מחבר אחד, מה שמגביל את אפשרויות המיקום שלהם. התקן מאפשר עד 27 מחברים במכשיר בודד.

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.9. חיבור התקנים באפיק FireWire

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.10. מחבר Firewire

התקן מספק חיבור של צמתים באמצעות כבל 6 חוטים סגור במגן משותף. שני זוגות מעוותים משמשים להעברת אותות (נפרדים למקלט ולמשדר), שני חוטים משמשים להפעלת מכשירים (8-40 V, עד 1,5 A). לבידוד גלווני של הממשק, נעשה שימוש בשנאים (מתח בידוד בידוד עד 500 וולט) או בקבלים (במכשירים זולים עם מתח בידוד של עד 60 וולט ביחס לחוט המשותף). איור 7.10 נותן מושג לגבי המחברים. 700. לחלק מהתקנים (מצלמות וידאו של Sony DCRVX1000 ו-DCR-VX1000, כמו גם DHR-4 DVCR) יש רק מחבר אחד קטן יותר בן XNUMX פינים עם מעגלי אות בלבד. התקנים אלו מחוברים לאוטובוס באמצעות כבל מתאם מיוחד רק כהתקני מסוף (אם כי ניתן להשתמש במתאמי מפצל מיוחדים).

תקן 1394 מגדיר שלושה תדרים אפשריים לאיתות באמצעות כבלים: 98,304, 196,608 ו-393,216 Mbps, אשר מעוגלים כלפי מעלה ל-100, 200 ו-400 Mbps. התדרים בתקן מסומנים כ S100, S200 и S400 בהתאמה. מכשירי צריכה בדרך כלל תומכים S100, רוב המתאמים מאפשרים S200. ניתן לחבר מכשירים המיועדים למהירויות שונות לאותו אוטובוס. ההחלפה תתבצע במהירות המינימלית עבור כל הצמתים הפעילים. עם זאת, אם הבקר המארח מיישם טופולוגיה ומפת מהירות (טופולוגיה_מרץ и מהירות_מפת), ניתן להשתמש במספר תדרים באפיק אחד, בהתאם ליכולות של זוג מסוים המעורב בהחלפה.

המערכת מאפשרת חיבור דינמי (חם) וניתוק מכשירים. מזהים הניתנים לחיבור

התקנים מוקצים אוטומטית, ללא התערבות המשתמש. שינויים בטופולוגיה (הרכב התקנים המחוברים) נעקבים אוטומטית על ידי האוטובוס ומשודרים לתוכנת הבקרה.

פרוטוקול IEEE 1394

פרוטוקול 1394 מיושם בשלוש רמות (איור 7.11).

שכבת עסקה ממיר מנות לנתונים המסופקים ליישומים ולהיפך. הוא מיישם פרוטוקול תגובה לבקשה התואם את ISO/IEC 13213:1994 (ANSI/IEEE 1212, מהדורה 1994), ארכיטקטורות CSR (בקרה ומצב רישום) עבור אפיקי מיקרו מחשבים (קריאה, כתיבה, נעילה). זה מקל על קישור אוטובוס 1394 לאוטובוסים מקבילים סטנדרטיים.

שכבת קישור יוצר מנות מנתוני שכבה פיזית ומבצע טרנספורמציות הפוכות. הוא מספק חילופי צמתים עם דגימות נתונים עם אישורים. השכבה אחראית על העברת מנות וניהול העברות איזוכרוניות.

שכבה פיזית יוצר ומקבל אותות אוטובוס. הוא מספק אתחול ובוררות, בהנחה שרק משדר אחד פעיל בכל זמן נתון. השכבה מעבירה את זרמי הנתונים ורמות האות של האפיק הטורי לשכבה הגבוהה יותר. בין רמות אלו, אפשרי בידוד גלווני, שבו המיקרו-מעגלים של השכבה הפיזית מופעלים מהאוטובוס. בידוד גלווני הכרחי כדי למנוע לולאות תיל נפוצות טפיליות שיכולות להופיע דרך חוטי הארקה המגנים של ספקי הכוח.

חומרת FireWire מורכבת בדרך כלל משני שבבי מקלט משדרים ייעודיים בשכבה פיזית. מקלט משדר PHY וגשר קישור אוטובוס צ'יפ LINK. תקשורת ביניהם אפשרית, למשל, באמצעות ממשק IBM-Apple LINK-PHY. מיקרו-מעגלים של שכבת תקשורת מבצעים את כל הפונקציות של השכבה שלהם וחלק מתפקידי השכבה

עסקאות, שאר שכבת העסקאות מתבצעת בתוכנה.

אפיק USB ו-FireWire

מחברים

תאנה. 7.11. מבנה תלת-שכבתי של FireWire

ניהול אוטובוסים

לפרוטוקול 1394 יש מנגנון גמיש לניהול תקשורת בין מכשירים שונים. הדבר אינו מצריך נוכחות של מחשב אישי או בקר אוטובוס אחר על האוטובוס. הניהול כולל שלושה שירותים:

אמן מחזור, שליחת שידורי תחילת מחזור (נדרש עבור חילופי איזוכרונים).

מנהל משאבים איזוכרוני, אם צומת כלשהו תומך בהחלפה איזוכרונית (עבור וידאו ואודיו דיגיטליים).

בקר אוטובוס אופציונלי (Bus Master) זה יכול להיות מחשב או DVCR לעריכה.

באיפוס, מבנה האוטובוס נקבע, כתובות פיזיות מוקצות לכל צומת, ומנהל הלולאה, מנהל המשאבים האיזוקרוני ובקר האוטובוס עוברים בוררות. שנייה אחת לאחר האיפוס, כל המשאבים הופכים לזמינים לשימוש מאוחר יותר.

היתרון העיקרי של האוטובוס הוא שאין צורך בבקר. כל מכשיר משדר יכול לקבל רצועה של תעבורה איזוכרונית ולהתחיל לשדר על אות אוטונומי או בשלט רחוק, המקלט "ישמע" את המידע הזה. בנוכחות בקר (PC), התוכנה המתאימה יכולה לשלוט בפעולת המכשירים, ולממש, למשל, אולפן עריכת וידאו דיגיטלי לא ליניארי.

העברת נתונים איזוכרונית

תעבורת אוטובוס איזוכרונית 1394 מספקת תפוקה מובטחת והשהייה מוגבלת לשידור במהירות גבוהה על פני מספר ערוצים. מנהל המשאבים האיזוקרוני מכיל אוגר רוחב פס^זמין, אשר קובע את הזמינות של רוחב הפס הנותר עבור צמתים עם שידור איזוכרוני. עם האיפוס, צומת שהופיע לאחרונה עם שידור איזוכרוני מבקש הקצאת נתיב. וידאו דיגיטלי, למשל, דורש רוחב פס של 30 Mbps (25 Mbps עבור נתוני וידאו ו-3-4 Mbps עבור אודיו, סנכרון וכותרות מנות). רוחב הפס נמדד ביחידות הקצאה מיוחדות, מהן יש 125 במחזור של 6144 מיליסניות. יחידה לוקחת כ-20 ns, המתאים לזמן הדרוש לשידור אחת. רביעייה (קוואדלט) במהירות 1600 Mbps. רביעייה (מילה 32 סיביות) היא יחידת העברת הנתונים על האוטובוס. 25 אלפיות השנייה מהמחזור שמורות לתעבורה אסינכרונית, כך שהערך ההתחלתי של האוגר לאחר האיפוס הוא 4915 יחידות. IN S100 מכשירי וידאו דיגיטליים מבקשים כ-1800 יחידות, ב S200 בערך 900. אם הרצועה המתאימה אינה זמינה, המכשיר המבקש יחזור על הבקשה מעת לעת.

מנהל המשאבים האיזכרוניים מקצה לכל צומת איזוכרוני מספר ערוץ (0-63) מבין אלו הזמינים (רישום

CHANNELS_AVAILABLE). זהו המזהה של החבילה האיזוכרונית. כאשר החלפה איזוכרונית הופכת מיותרת עבור צומת, היא חייבת לשחרר את רוחב הפס ומספר הערוץ שלו. מידע בקרה מוחלף בערוץ אסינכרוני.

2.2. מילים נרדפות והרחבות של תקן IEEE 1394

לאפיק IEEE 1394 יש כינויים רבים:

תקן IEEE 1394-1995 לאפיק טורי עם ביצועים גבוהים הוא השם המלא של המסמך המתאר את התקן הקיים כעת.

FireWire הוא סימן מסחרי של יישום של IEEE-1394 על ידי Apple Computer, Inc.

P1394 הוא שמה של הגרסה המוקדמת של IEEE-1394 (לפני האימוץ בדצמבר 1995).

DigitalLink הוא סימן מסחרי של חברת Sony המשמש בהתייחסות ליישום IEEE-1394 במצלמות דיגיטליות.

MultiMedia Connection הוא השם המשמש בלוגו 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA).

מאז שאפל מפתחת את הרעיון של FireWire מאז 1986, השם FireWire הוא המילה הנרדפת הנפוצה ביותר ל-IEEE 1394.

בנוסף לתקן IEEE 1394-1995 הראשי, ישנם מספר שינויים בו:

ה-1394a נחשב למסמך נקי, המשלים חלק מהחסר בתקן המקורי ובעל שינויים קלים (כגון פעולת איפוס מהירה יותר באוטובוס). מוצרי 1394a תואמים לאחור למכשירים שפורסמו לפני אימוץ התקן הראשי. הגרסה הוצגה כדי להגביר את המהירות ל-800 Mbps ויותר, גרסאות מהירות גבוהות נכללות גם ב-1394b.

1394.1 מגדיר את מחבר 4-חוטים ומגדיר את הסטנדרט עבור גשרי אוטובוסים.

1394.2 מיועד כתקן לחיבור אשכול תחנות בשער חליפין של 1 Gb/s ומעלה, לא תואם 1394. תקן זה נובע מ-IEEE 1596 SCI (Scalable Coherent Interface) עבור מחשבי-על ולעיתים מכונה בשם אקספרס סדרתי או SCILite. ממשק האיתות 1394.2 דומה ל-FCAL ומאפשר טופולוגיית הטבעת, אסור לפי תקן 1394.

2.3. השוואה בין FireWire ו-USB

ממשקי FireWire ו-USB טוריים, למרות שיש להם תכונות משותפות, הם טכנולוגיות שונות במהותן. שני האוטובוסים מאפשרים חיבור קל של מספר רב של PUs (127 עבור USB ו-63 עבור FireWire), המאפשרים החלפה וכיבוי של התקנים בזמן שהמערכת פועלת. הטופולוגיה של שני האוטובוסים קרובה למדי. רכזות USB הן חלק מה-CC; הנוכחות שלהם אינה נראית למשתמש. לשני האוטובוסים יש קווי חשמל של התקן, אך יכולת הטיפול בחשמל עבור FireWire גבוהה בהרבה. שני האוטובוסים תומכים במערכת PnP (Power On/Off Auto Configuration) ומבטלים את הבעיה של מחסור בכתובות, ערוצי DMA ושיבושים. יש הבדל ברוחב הפס ובניהול האוטובוסים.

USB התמקד ב-PU המחובר למחשב. השידורים האיזוכרוניים שלו מאפשרים רק שידור אותות אודיו דיגיטליים. כל השידורים נשלטים באופן מרכזי והמחשב האישי הוא צומת הבקרה ההכרחי בשורש מבנה עץ האוטובוס. החיבור של מספר מחשבים עם אוטובוס זה אינו מיועד.

FireWire מתמקד בהחלפה אינטנסיבית בין כל המכשירים המחוברים אליו. תעבורה איזוכרונית מאפשרת לך להעביר וידאו "חי". האוטובוס אינו דורש שליטה מרכזית מהמחשב. אפשר להשתמש באוטובוס כדי לשלב מספר מחשבים ו-PU לרשת מקומית.

התקני וידאו ואודיו דיגיטליים חדשים כוללים מתאמי 1394 מובנים. חיבור FireWire של מכשירים אנלוגיים ודיגיטליים מסורתיים (נגנים, מצלמות,

צגים) אפשרי באמצעות מתאמים- ממירי ממשקים ואותות. כבלים ומחברי FireWire סטנדרטיים מחליפים את החיבורים הרבים הנבדלים בין מכשירי אלקטרוניקה לצרכן למחשבים. סוגים שונים של אותות דיגיטליים מוכפלים לאפיק אחד. בניגוד לרשתות Ethernet, זרמי נתונים בזמן אמת במהירות גבוהה באמצעות FireWire אינם דורשים פרוטוקולים נוספים. בנוסף, ישנם מתקני בוררות המבטיחים גישה לאוטובוס בזמן נתון. השימוש בגשרים ברשתות FireWire מאפשר לך לבודד את התעבורה של קבוצות של צמתים זה מזה.

7.3. ממשק ACCESS.אוטובוס ומחשב

אוטובוס סדרתי ACCESS.אוטובוס (Accessory Bus), שפותח על ידי DEC, הוא אפיק לאינטראקציה של מחשב עם אביזריו, למשל, צג (ערוץ VESA DDC), ספקי כוח חכמים (Smart Battery) וכו'. האוטובוס מאפשר שני אותות ושני חוטי ספקי כוח (12 V, 500 mA) מחברים עד 14 התקני קלט/פלט, אורך האוטובוס יכול להגיע ל-8 מ' בסיס החומרה הוא ממשק ה-PC, שמאופיין בקלות יישום, אך אפילו בהשוואה ל-USB, נמוך ביצועים. מעל פרוטוקול החומרה של PC עבור ה-ACCESS.Bus קיים פרוטוקול תוכנה בסיסי איתו הפרוטוקולים של ההתקנים המחוברים הספציפיים מתקשרים. פרוטוקולים מספקים חיבור / ניתוק של התקנים מבלי לאתחל את מערכת ההפעלה. מטרת האותות של מחבר ACCESS.Bus, המוצעת על ידי VESA, ניתנת בטבלה. 7.3.
קשר פגישה
1 GND
2 מפתח
3 SDA
4 +5 V (מתח מכשיר)
5 SCL

ממשק ל, פותח על ידי פיליפס, הופיע לאחרונה במחשב ומשמש כאפיק עזר פנימי של לוח המערכת לתקשורת עם זיכרון הזיהוי הבלתי נדיף של רכיבים מותקנים (זיכרון DIMMs). לאוטובוס קל מאוד ליישם שני קווי אות שעובדים עם תוכנה. למטרה המיועדת, אפיק זה משמש כיום רק את ה-BIOS בעת קביעת החומרה, אך השימוש בזיכרון תצורה הניתן לכתיבה פותח הזדמנויות חדשות לקישור תוכנה למערכת ספציפית (ליתר דיוק, מודול מותקן) ו... עבור וירוסים . שיטת הגישה לתוכנה לאוטובוס עדיין לא עברה סטנדרטיזציה, אך אם תרצה, ניתן "לחשב" אותה על ידי לימוד התיעוד של ערכת השבבים.

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.12. פרוטוקול תקשורת מחשב

ממשק טורי לָנוּ מספק העברת נתונים דו-כיוונית בין זוג מכשירים באמצעות שני אותות: נתונים SDA (Serial Data) ושעון SCL (Serial Clock). שני מכשירים מעורבים בהחלפה מוביל (מאסטר) и עֶבֶד. כל אחד מהם יכול לפעול בתור מַשׁדֵר, הצבת סיביות מידע על קו SDA, או מַקְלֵט. פרוטוקול ההחלפה מודגם באיור. 7.12. הסנכרון נקבע על ידי הבקר הראשי. קו הנתונים הדו-כיווני עם פלט "אספן פתוח" נשלט על ידי שני המכשירים בתורו. תדר ההחלפה (לא בהכרח קבוע) מוגבל מלמעלה ב-100 קילו-הרץ למצב הסטנדרטי ו-400 קילו-הרץ למצב המהיר, מה שמאפשר ארגון מימוש מבוקר תוכנה של בקר הממשק.

התחלה של כל מצב פעולה הַתחָלָה מופעל על ידי מעבר גבוה לנמוך של אות SDA כאשר SCL גבוה. השלמת הפעולה מתבצעת על ידי העברת אות SDA מרמה נמוכה לרמה גבוהה עם מצב SCL גבוה תפסיק. בעת שידור נתונים, המצב של קו ה-SDA יכול להשתנות רק כאשר ה-SCL נמוך, סיביות הנתונים מועברות עם קצה SCL חיובי. כל מסגרת מורכבת מ-8 סיביות נתונים שנוצרו על ידי המשדר (הסיביות המשמעותית ביותר של ה-MSB היא משודר ראשון), ולאחר מכן המשדר משחרר את קו הנתונים למחזור אחד כדי לקבל אישור . המקלט במהלך המחזור התשיעי יוצר אפס קצת אישור. לאחר שידור סיביות האישור, המקלט יכול לעכב את השידור הבא על ידי החזקת קו SCL נמוך. המקלט יכול גם להאט את האפיק ברמת הקליטה של כל ביט על ידי שמירה על SCL נמוך לאחר הגלגול שלו שנוצר על ידי המשדר.

לכל עבד יש כתובת משלו, ברירת המחדל היא 7 סיביות. כתובת א[6:0] משודר על ידי המאסטר בסיביות [7:1] של הביט הראשון, סיביות 0 מכילה את הסימן של הפעולה R1U(R1/U=1 read, RW=Q -תקליט). כתובת של 7 סיביות מכילה שני חלקים: 4 הסיביות העליונות א[6:3] לשאת מידע על סוג ההתקן (לדוגמה, עבור EEPROM 1010), ו-3 הסיביות התחתונות א[0:2] הגדר את מספר המכשיר מסוג זה. למיקרו-מעגלים רבים עם ממשק PC יש שלוש כניסות כתובת, על ידי מעברם לרמות לוגיות 1 ו-0, הכתובת הנדרשת מוגדרת. כמה ערכי כתובת מלאים שמורים (טבלה 7.4).

All-call מאפשר למכשיר השכמה להכריז על עצמו בצורה שידורית. בייט הַתחָלָה נועד למשוך את תשומת הלב של המעבד לממשק, אם הוא מאורגן במכשיר בצורה תוכנה (לא חומרה). עד שהבייט הזה יתקבל, המיקרו-בקר של המכשיר אינו מסקר את המצב ואינו מפקח על אותות הממשק. בעת שימוש בכתובת של 10 סיביות, סיביות [2:1] מכילות את החלק הגבוה של הכתובת, ו-8 הסיביות הנמוכות יועברו בבייט הבא אם הסימן RW=0.

הכתובת של התקן העבד וסוג השיחה נקבעים על ידי הבקר בעת הפעלת החילוף. חילופי הזיכרון מומחשים באיור. 7.13. כאן כתובת מכשיר SA[0:2], כתובת נתונים של DA[0:7], נתוני D[0:7], דגל כתיבה W (0), דגל קריאה R (1).
ביטים [7:1] BKTO(RW) פגישה
0000 000 0 כתובת כללית לשיחה כתובת כללית לשיחה
0000 000 1 התחל. תחילת החלפה פעילה
0000 001 X כתובת מכשיר CBUS (לצורך תאימות)
0000 010 X כתובת למכשירי אוטובוס אחרים
0000 011 X שמורות
0000 1XX X שמורות
1111 1XX X שמורות
1111 אה X סימן של כתובת 10 סיביות

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.13. החלפה עם זיכרון באמצעות ממשק מחשב: a כתיבה, b קריאה מהכתובת הנוכחית, в קריאה מכתובת שרירותית

לאחר שמילא את התנאי התחל, הבקר שולח בית המכיל את כתובת ההתקן ואת חיווי הפעולה rw, ומחכה לאישור. בְּ לכתוב פעולות ההודעה הבאה מהבקר תהיה כתובת 8 הסיביות של התא הנכתב, ואחריה בייט נתונים (עבור מעגלים מיקרו עם קיבולת זיכרון של יותר מ-256 בתים, כתובת התא נשלחת בשני בתים). לאחר קבלת אישור, הבקר מסיים את הלולאה עם התנאי תפסיק, וההתקן המופנה עשוי להתחיל את מחזור הכתיבה הפנימי שלו שבמהלכו הוא אינו מגיב לאותות הממשק. הבקר בודק אם המכשיר מוכן על ידי שליחת פקודת כתיבה (בייט כתובת מכשיר)

וניתוח סיביות האישור, ואז יצירת התנאי תפסיק. אם המכשיר מגיב עם סיביות אישור, אז הוא השלים את הלולאה הפנימית שלו ומוכן לפעולה הבאה.

קרא את הפעולה מופעל באותו אופן כמו רשומה, אבל עם התכונה RW=\. אפשר לקרוא בכתובת נתונה, בכתובת הנוכחית או ברצף. הכתובת הנוכחית מאוחסנת במונה הפנימי של מכשיר העבדים, היא מכילה את הכתובת של התא המעורב בפעולה האחרונה שהוגדלה באחד.

עם קבלת פקודת קריאה, המכשיר נותן סיביות אישור ושולח בתית נתונים המתאים לכתובת הנוכחית. הבקר יכול להגיב באישור, ואז ההתקן ישלח את הביט הבא (קריאה טורית). אם הבקר מגיב לבייט הנתונים שהתקבל עם התנאי תפסיק, פעולת הקריאה מסתיימת (במקרה של קריאה בכתובת הנוכחית). הבקר מגדיר את כתובת ההתחלה לקריאה בפעולת כתיבה דמה, בה משודרים בית כתובת ההתקן ובית כתובת התא ולאחר קבלת בית הכתובת נוצר שוב התנאי הַתחָלָה וכתובת המכשיר משודרת, אך עם אינדיקציה של פעולת הקריאה. כך מיושמת הקריאה של תא שרירותי (או רצף תאים).

הממשק מאפשר לבקר להשתמש בזוג אותות כדי לגשת לכל אחד מ-8 המכשירים מאותו סוג המחוברים לאפיק זה ובעלי כתובת ייחודית (איור 7.14). אם אתה צריך להגדיל את מספר המכשירים, אתה יכול לחבר קבוצות. במקרה זה, ניתן להשתמש הן באות SCL משותף והן באותות SDA נפרדים (דו-כיווני), כמו גם באות SDA משותף ובאותות SCL חד-כיווניים נפרדים. כדי לגשת לאחד ממספר מעגלים (או התקנים) שאין להם פינים להגדרת כתובת משלהם, נעשה שימוש גם בהפרדת קווים SCL (או SDA).

פרוטוקול ה-PC מאפשר למספר בקרים לחלוק את אותו אפיק על ידי זיהוי התנגשויות ובוררות. פונקציות אלו מיושמות בצורה פשוטה למדי: אם שני משדרים ינסו להגדיר רמות אות לוגיות שונות על קווי ה-SDA, אז זה שקובע את הרמה הנמוכה "ינצח". המשדר עוקב אחר רמות האותות הנשלטים על ידו, ובמידה ומתגלה אי התאמה (משדר רמה גבוהה, אך "רואה" נמוך) מסרב לשידור נוסף. המכשיר יכול ליזום את ההחלפה רק במצב פסיבי של האותות. התנגשות יכולה להתרחש רק כאשר מנסים להתחיל חילופין במקביל, ברגע שמתגלה קונפליקט, המשדר ה"מפסיד" יכבה, וה"מנצח" ימשיך לעבוד.

אפיק USB ו-FireWire
אורז. 7.14. חיבור התקנים לבקר

נספח א' הנדסת מערכות של מחשבים תואמי PC IBM

כאן נחשבת האינטראקציה של תוכניות עם מתאמי ממשק. ניתן מידע קצר על ארכיטקטורת המחשב האישי. מתוארים הארגון של מרחבי הזיכרון והקלט/פלט, מערכת הפסיקות וגישה ישירה לזיכרון. מידע מפורט יותר ניתן למצוא בספר "Hardware IBM PC. Encyclopedia" ("פיטר", 1998).

א.1. שטח זיכרון

המבנה הלוגי של זיכרון המחשב נקבע על ידי מערכת הכתובת של מעבדי משפחת x86. למעבדי 8086/88 ששימשו במחשבי IBM המוקדמים היה מרחב כתובות של 1 MB (20 סיביות של אפיק הכתובות). החל ממעבד 80286, אפיק הכתובות הוארך ל-24 סיביות, לאחר מכן (386DX, 486, פנטיום) ל-32, ולבסוף ל-36 סיביות (Pentium Pro, Pentium II). במצב המעבד האמיתי המשמש ב-DOS, רק 1 MB של זיכרון זמין באופן רשמי. עם זאת, עקב באג הדמיית מעבד 8086 במצב אמיתי, למעבדים 80286 ומעלה יש את הכתובת הזמינה המקסימלית lOFFEFh, שהיא (64K-16) בתים יותר. האזור lOOOOOh-lOFFEFh נקרא אזור זיכרון גבוה (HMA). חלק ממערכת ההפעלה במצב אמיתי ותוכניות תושבים קטנות ממוקמות בה. לתאימות מלאה למעבד 8086/88, ישנו שער אפיק כתובת A20 שערA20, אשר מעביר את האות מהמעבד, או מאפס בכוח את קו A20 של אפיק מערכת הכתובות.

פרסום: cxem.net

ראה מאמרים אחרים סעיף מחשבים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

המגנט מונע ממך לשקר 29.06.2012

הנוירופיזיולוגית אינגה קרטון מאוניברסיטת טרטו (אסטוניה) הציעה שעיכוב בפעילות של חלק מהמוח, מה שנקרא קליפת המוח הקדם-מצחית הימני, יכול להקשות על עיוות מידע, או פשוט לשקר. כבר עשרים שנה ידוע ששדה מגנטי המופעל מחוץ לגולגולת מעכב את פעילות הנוירונים.

החוקר ביקש מ-16 אנשים להסתכל על מסך מחשב ולדווח איזה צבע הם ראו על הצג. יחד עם זאת, היה מותר לפעמים לשקר, לפעמים לומר את האמת. לאחר הקרנה בשדה מגנטי של החלק המקביל בראש הנבדקים, היו תשובות נכונות יותר באופן משמעותי. כאשר חלק אחר של המוח "ממוגנט" לצורך שליטה, השפעה זו לא התרחשה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מקלדת לתנאים קיצוניים במד הקיבול FDC2214

▪ מדרסים חכמים Zhor Tech

▪ סמסונג הולכת לשחרר טלפון נייד עם טלוויזיה בלוויין מובנית

▪ המיני PC הקטן ביותר מבית Smartvote

▪ כרטיסי מסך עם הגבלת חומרה של כרייה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר אבטחה ובטיחות. בחירת מאמרים

▪ המאמר של פלדוובל בוולטייר לתת. ביטוי עממי

▪ כתבה איזה צרפתי תרם את כל חסכונותיו כדי להגן על אודסה מפני חיילי נפוליאון? תשובה מפורטת

▪ מאמר מחזור סכיני גילוח. סדנה ביתית

▪ מאמר מחוון רמת מדיה (ממסר קיבולי). אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מטען-פריקה דו-מצבי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר