Материал: ППЭВС. 4 семестр. Лекция 7

Поскольку синхронизирующие биты занимают часть битового потока, то результирующая пропускная способность UART не равна скорости соединения.

В регистре состояния сообщается о загруженности регистров передачи: буферного и регистра сдвига (загружен/пуст), о прерывании отсоединения линии, об ошибках приема (ошибка паритета или не принята стоповая посылка), о переполнении регистра приема и загруженности буфера приема. Регистр состояния доступен только для чтения.

Регистр идентификатора прерываний хранит код условия прерывания (маску) и признак запроса прерывания. Прерывания могут возникать из-за ошибок приема (ошибка четности или не принят стоп), из-за заполненности регистра приема или отсутствия данных в регистре передачи.

Регистр разрешения прерывания управляет формированием запроса в соответствии с кодом идентификации.

UART (USART) как автономный интерфейс практически не применяется.

Интерфейс USB (Universal Serial Bus - Универсальный Последовательный Интерфейс)

Предназначен для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру. Позволяет производить обмен информацией с периферийными устройствами на трех скоростях (спецификация USB 2.0):

Низкая скорость (Low Speed - LS) - 1,5 Мбит/с;

Полная скорость (Full Speed - FS) - 12 Мбит/с;

Высокая скорость (High Speed - HS) - 480 Мбит/с.

Для подключения периферийных устройств используется 4-жильный кабель: питание +5 В, сигнальные провода D+ и D-, общий провод.

Структура USB

Хост – всегда основное ведущее устройство. (Персональный компьютер.)

Хаб – концентратор. Содержит контроллер и повторитель.

Регистры хаба-контроллера связываются с хостом и обеспечивают опознавание функции, и ее связь с хостом. Хаб-повторитель обеспечивает энергетический режим работы шины.

Функция – оконечное устройство, подключаемое к хосту. Всегда ведомое.

Порт хаба или функции, подключаемый к хабу более высокого уровня, называется восходящим портом (upstream port), а порт хаба, подключаемый к хабу более низкого уровня, или к функции, называется нисходящим портом(downstream port).

Все передачи данных по интерфейсу инициируются хостом, однако приемником или передатчиком может быть как хост, так и функция. Передача пакетная.

В интерфейсе USB испольуется несколько разновидностей пакетов:

-пакет-признак (token paket) описывает тип и направление передачи данных, адрес устройства и порядковый номер конечной точки (КТ - адресуемая часть USB-устройства).

-пакет с данными (data packet) содержит передаваемые данные;

-пакет согласования (handshake packet) предназначен для сообщения о результатах пересылки данных.

-пакет начала кадра(start of frame packets) содержит номер передаваемого кадра.

USB пакет состоит из нескольких полей.

Любой тип пакета должен содержать поле синхронизации, поле идентификатора пакета и поле конца пакета.

Пакет-признак кроме этих полей должен содержать поле адреса устройства, поле адреса конечной точки и поле контроля (циклический контроль по избыточности).

Пакет с данными должен содержать поле данных и поле контроля. Пакет согласования содержит только три основных поля.

Пакет начала кадра должен содержать поле номера кадра и поле контроля.

Описание полей пакетов.

· Поле синхронизации (Sync Field)

Все пакеты должны начинаться с поля синхронизации. Поле синхронизации имеет размер 8 бит для низкоскоростных и полноскоростных устройств или 32 бита для высокоскоростных устройств и используется для подсинхронизации тактового генератора, встроенного в USB контроллер. Последние два бита поля синхронизации являются маркером, который используется для идентификации конца области синхронизации и начала PID поля.

· Поле идентификатора пакета (PID Field)

Идентификатор пакета следует непосредственно после поля синхронизации в каждом передаваемом USB пакете. PID состоит из 4- битного поля типа пакета, следующего за 4-битным собственным проверочным полем .

·Поле адреса устройства (Addr Field)

Поле адреса используется для идентификации направления к устройству, в которое направлен текущий пакет. Размерность поля - 7 бит, что позволяет адресовать 127 уникальных USB устройств. После сброса или включения питания, адрес устройства устанавливается по умолчанию в 0 и должен быть запрограммирован хостом в ходе процесса присвоения номера. Адрес 0 (заданный по умолчанию) зарезервирован для вновь подключаемых устройств и не может быть назначен для нормальной работы.

·Поле адреса конечной точки (Endpoint Field)

Поле адреса конечной точки имеет размерность 4 бита и позволяет размещать в устройстве до 16 конечных точек. Конечная точка это логический адрес, образованный внутри устройства. Связь хоста и конечной точки производится по каналу, представляющему собой логическое образование.

·Поле номера кадра (Frame Number Field)

Поле номера кадра представляет собой 11-битное поле, которое инкрементируется хостом при инициировании нового кадра. Поле номера

кадра начинается заново с нуля при достижении максимального значения 0х7FF, и используется только для SOF маркеров в каждом начале кадра.

·Поле циклического контроля по избыточности (CRC)

Циклический контроль по избыточности (CRC) используются для защиты всех полей кроме PID в маркерах и пакетах данных. Защита Маркера и пакета данных обеспечивает 100% нахождение всех одиночных и двойных битовых ошибок. Для маркеров предусмотрено 5-битное поле CRC, которое используется для защиты полей ADDR и ENDP пакетов IN, SETUP,OUT или поле отметки времени маркера SOF. Для пакета данных используется 16битный полином, кодирующий всѐ поле данных пакета.

·Поле конца пакета (EOP)

Поле конца пакета представляет собой сигнал окончания пакета и устанавливается на шине путем выставления сигнала уровня 0 "Single Ended Zero " SE0 в течение двух битовых интервалов следующего за 1-м состоянием, установленным на время одного битового интервала.