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Tutorial USB
Comunicazione USB
L’host (unico dispositivo in grado di iniziare una comunicazione)
interroga ciclicamente le periferiche seconda una certa schedulazione,
inviando un pacchetto dati contenente i parametri:
- Tipo di transazione
- Direzione della transazione
- Indirizzo della periferica USB interessata alla transazione
- Endpoint number
Ogni dispositivo che riceve il pacchetto dati USB (token packet):
- decodifica il campo indirizzo stabilendo se è l’interessato
- definisce il verso della transazione
L'entità che invia il pacchetto dati può rispondere con dati significativi
oppure specificare che non ha nessun dato da trasmettere.
Il ricevitore da parte sua risponde con un pacchetto
dati di handshake per notificare al trasmittente l'avvenuta
ricezione e quindi il successo della transazione.
Flusso di comunicazione USB
La comunicazione logica tra client software (host) e funzione della
periferica è effettuata tramite pipes. Un pipe è un’associazione tra
uno specifico endpoint sulla periferica e l’appropriato software sull’host
Un endpoint è la sorgente o la destinazione dei dati trasmessi sul cavo USB
Un’interfaccia è composta da endpoints raggruppati.
Il client software trasmette dati tra il buffer dell’host e
l’endpoint nella periferica, gestendo la specifica interfaccia.
La comunicazione sul bus può essere in due direzioni:
- OUT: flusso di dati tra host e device
- IN: flusso di dati tra device e host
Strati di comunicazione USB - Physical Layer
Lo strato fisico è l’interfaccia fisica al cavo USB.
Il suo compito è di trasmettere e ricevere “0” ed “1” in modo corretto
La trasmissione di uno “0” avviene portando il potenziale del terminale
D+ del cavo USB a livello basso e quello del terminale D- a livello alto,
e viceversa per trasmettere un “1”. I bit sono inviati partendo dal LSB
I dati vengono codificati e decodificati usando il metodo NRZI
(Non Return to Zero Inverted – rappresenta i cambiamenti di stato
logico con “1” e la permanenza di uno stato logico con “0”)
Esistono alcuni tipi di segnali sul bus, individuati come casi speciali:
- Reset signaling: l’host può resettare la periferica
inviando un SE0 (single ended zero) cioè portando
entrambe i potenziali D+ e D- a livello basso per più di 2,5µs
- Suspend signaling: l’host può forzare la periferica in suspend mode, in cui il
dispositivo non risponderà al traffico USB. Si attiva il suspend mode quando non
il bus rimane inattivo per più di 3ms e per un tempo non superiore ai 10ms
- Resume signaling: una periferica riprende le sue operazioni quando riconosce un
segnale K (“0” differenziale per periferiche full speed e “1” differenziale per
periferiche low speed) per un minimo di 20ms
- EOP (End Of Packet) signaling: corrisponde alla trasmissione di SE0 per 2 cicli d
i clock, seguito da un segnale J (“1” differenziale per periferiche full speed e
“0” differenziale per periferiche low speed) per un ciclo di clock
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