usb

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Universal Serial Bus
USB

Walter Fetter Lages
w.fetter@ieee.org

Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Elétrica
Microprocessadores II

Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.1

Introdução




Soluções anteriores para conexão de periféricos
ao PC
• Não eram fáceis de usar (plug-and-play) do
ponto de vista do usuário
• Limitado número de portasque não podem
ser facilmente aumentado
• Falta de uma porta bidirecional, de baixo
custo com uma taxa de transferência média
• Para cada novo dispositivo uma nova interface
era definida
O USB está para a RS232 assim como o PCI está
para o ISA
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.2

Objetivos










Facilidade de conexão de periféricos ao PC
Solução de baixo custo para até 480 Mb/sSuporte para voz, áudio e vídeo em tempo real
Protocolo flexível com mistura de modos
isócrono e assíncrono
Integração com dispositivos de consumo
Padrão capaz de ser facilmente adotado em
produtos
Permitir novas classes de dispositivos periféricos

Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.3

Características


Facilidade de uso para o usuário final
• Um único modelo para o cabeamento e
conectores
•Detalhes elétricos invisíveis para o usuário
(terminadores de barramento)
• Periféricos auto-identificáveis, com
configuração e seleção de driver automáticas
• Periféricos hot-pluggable

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Características


Grande variedade de aplicações
• Adequada para taxas de alguns kb/s até várias
centenas de Mb/s
• Transferências isócronas e assíncronas
• Operaçãoconcorrente em vários dispositivos
• Até 127 dispositivos físicos
• Suporta dispositvos compostos (que possuem
diversas funções)
• Baixo overhead do protocolo
• Alimentação no mesmo cabo +5V @
100-500mA, dependendo do hub
• Dispositivos entram no modo de economia
após 3ms de inatividade no barramento
Copyright (c) Walter Fetter Lages – p.5

Características




Flexibilidade
• Variedade detamanhos de pacotes
• Permite variação nas taxas de dados dos
periféricos
• O protocolo implementa controle de fluxo
Robustez
• Tratamento e recuperação de erros incluidos
no protocolo
• Adição e remoção de dispositivos percebidos
pelo usuário como sendo em tempo real

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Versões do USB







USB 1.1
• Low-speed: 1.5 Mbps
• Full-speed: 12 Mbps
USB 2.0
•High-speed: 480 Mbps
USB On-The-GO
Wireless USB
• 3 m: 480 Mbps
• 10 m: 110 Mbps

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Arquitetura


Fisicamente não é uma topologia em barramento

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Sistema USB





Dispositivos USB
• Hubs
• Funções
Host USB
Interconeção USB
• Topologia do barramento
• Relações entre camadas
• Modelo de fluxo de dados
• Escalonamento domeio de transmissão

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Dispositivos USB


Dispositivos USB apresentam uma interface
padrão USB
• Entendem o protocolo USB
• Respondem a operações padrão USB como
configuração e reset
• Possuem informação de descrição
• Versão do padrão USB
• Classe de dispositivo
· hub
· HCI
· impressora
· dispositivo de imagem
· dispositivo de armazenamento
• FabricanteCopyright (c) Walter Fetter Lages – p.10

Toplogia Física


No máximo 7 níveis devido a temporização

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Toplogia Lógica

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Hub USB

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Hub raíz

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Hardware USB




Controlador USB do host
• Faz a conversão serial/paralelo
• Gera astransações USB
• Envia as transações para o hub raíz
Hub raíz
• Implementa as portas no host
• Controla a alimentação das portas USB
• Habilita/desabilita portas
• Reconhece dispositivos conectados às portas
• Reporta status associado a cada porta
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Hardware USB




Hubs USB
• Permite a extensão do barramento USB
• Pode ser integrado a dispositivos ou...
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