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Tutorial USB
Physical Layer - Serial Interface Engine (SIE)
La SIE è il modulo fisico presente nell’host e nei devices
responsabile della serializzazione e deserializzazione
(conversione dello stream di dati seriale in uno parallelo)
delle trasmissioni USB.
Codifica i dati in uscita secondo la logica NRZI e
decodifica i dati in ingresso. Genera il codice di controllo
CRC (Cyclic Redundancy Check) per gli stream in uscita e verifica
il CRC degli stream in ingresso. Rivela il PID
(packet’s id – è un campo nel pacchetto USB che individua il
tipo di dato) così come i segnali SOP, EOP, RESET e RESUME sul bus.
Physical Layer - Host Controller (HC)
L’HC è l’elemento hardware più importante del sistema USB,
colui che inizia tutte le transazioni, controlla gli accessi
ed è il motore principale di controllo del flusso.
Le sue funzioni fondamentali sono:
- Frame generation: l’HC è responsabile della partizione del tempo in unità di tempo di 1ms chiamate
frame mediante l’emissione di uno SOF (Start Of Frame)
- Data Processing: gestione delle richieste di dati da e per l’host
- Protocol Engine: gestione del protocollo USB a livello interfaccia
- Error handling: gestione degli errori (Timeout, CRC, Overflow, … )
- Remote wakeup: possibilità di iniziare l’USB in suspend mode e rilevare
un segnale di wakeup sul bus
Protocol Engine Layer
È lo strato intermedio nel modello di comunicazione.
Si occupa della traduzione dei dati tra applicazioni
(software dell’host e funzioni della periferica) e il protocollo USB.
Assume denominazione diversa a seconda che sia riferito
all’host USB (USB System Software) o alla periferica USB (USB Logical Driver)
Protocol Engine Layer - USB System SW
Il sistema software USB è responsabile dell’allocazione della
larghezza di banda, della gestione dell’energia fornita al bus
oltre all’abilitazione delle periferiche per l’accesso al bus. Si compone di:
- Host Controller Driver (HCD): è un’interfaccia all’host controller.
- USB driver (USBD): il client software richiede dati dall’USBD nella
forma di IRPs (I/O Request Packets) che consiste nella richiesta di invio/ricezione
di dati attraverso un certo pipe. Fornisce al client una descrizione generale della
periferica che il software sta gestendo. È necessario per creare un enumeration
process (un processo che si attiva nel momento in cui la periferica è collegata al
bus e alla fine del quale la stessa risulta totalmente configurata e diventa parte
del sistema USB).
Protocol Engine Layer - USB Logical Device
È composto da un insieme di endpoints indipendenti:
Ad ogni endpoint è dato un indirizzo unico (endpoint number)
in fase di progetto e anche l’USB logical device è unicamente
indirizzato alla fine dell’enumeration process. La combinazione
di questi indirizzi e della direzione dei dati (da o per l’endpoint),
caratterizza completamente l’endpoint.
Tutte le periferiche USB devono supportare la comunicazione con
il default pipe, il quale gioca un ruolo importante nel processo
di enumerazione ed è l’unico canale di comunicazione al device nel
momento del collegamento. Il default pipe è associato all’endpoint
zero, che è l’unico in grado di performare comunicazione bidirezionale.
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