Đồ án tìm hiểu về chuẩn USB 2.0

71 1.2K 8
Đồ án tìm hiểu về chuẩn USB 2.0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Khái quát, sơ lược về USB gồm khái niệm, ưu điểm của USB, mô tả hệ thống USB và cáp

Đồ án tốt nghiệp Mở đầu Chương 0: Mở đầu Trong thời đại bùng nổ công nghệ thông tin nay, tin học đã, ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Khơng nằm ngồi tầm ảnh hưởng mạnh mẽ tin học người làm công tác giảng dạy, đào tạo, nghiên cứu, Khi nói đến họ ta thấy cơng việc họ thật khó sn sẻ thiếu máy tính cá nhân phần mềm kèm Microsoft office với Word, Excel, PowerPoint nhiều ứng dụng khác Bên cạnh Word Excel tỏ rõ sức mạnh từ lâu thời gian gần đây, PowerPoint với máy chiếu ngày cho thấy ưu điểm vượt trội việc tăng hiệu diễn đạt cho vấn đề Như kèm với gói phần mềm để sử dụng chúng cách hiệu cịn có thiết bị đầu cuối Các thiết bị đầu cuối làm tăng đáng kể khả cho máy tính cá nhân Trước thiết bị đầu cuối ghép nối với máy tính thơng qua nhiều giao diện cổng com, cổng máy in, PS/2 Hiện dường dần quy mối, ghép nối thiết bị đầu cuối với máy tính thơng qua cổng USB Cổng USB với đường truyền đa tên gọi (Universal Serial Bus), có khả cung cấp nhiều phương thức truyền dẫn tốc độ truyền khác cho ứng dụng khác Chính đồ án tập trung tìm hiểu chuẩn USB 2.0 ứng dụng chuẩn USB để thiết kế điều khiển từ xa cho trình diễn PowerPoint Sản phẩm bao gồm: Một phát thiết bị cầm tay dùng pin, có nút bấm Nút Up giúp người sử dụng trở lại slide trước slide hành, nút Down giúp tới slide sau slide hành nút light bật đèn laser tạo đốm sáng nhỏ giúp cho việc trình diễn đạt hiệu diễn đạt cao Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Mở đầu Kh ông thể thiế u thu ghé p nối với má y tính thơ ng qua cổn g US B Bộ thu nhậ n lện h từ phá t truy ền đạt lại lện h tới má y tính Bộ thu dễ v sử dụng, không cần driver lấy nguồn từ máy tính U Hiện để thiết kế thành cơng sản phẩm có nhiều • phương án như: Bộ phát dùng sóng cao tần lượng hồng ngoại h để l truyền lệnh điều khiển tới thu Về phía thu, để thực chức l giao C tiếp USB với máy tính cần có điều khiển USB Để thực t điều m khiển dùng cơng nghệ như: ∝C; PSoC; SPLD; CPLD; U FPGA m Phương án có nhiều nên vấn đề lựa chọn d phương án đ cho hợp lý khả thi Sau thời gian tìm hiểu, phương án q H lựa chọn cho đề tài là: phát sử dụng sóng cao tần để truyền lệnh điều khiển, phía thu thực điều khiển USB vi điều khiển có tích hợp điều khiển USB chưa cấu hình Với giới thiệu thấy để thực đề tài cần có kiến thức số mảng sau: Chuẩn USB 2.0, họ vi điều khiển PIC (vì vi điều khiển mà ta sử dụng đề tài vi điều L ê N g ọ c D u khiển PIC - hãng MicroChip), truyền tín hiệu điều khiển sử dụng sóng cao tần L p Chính mà khn khổ đồ án tập trung trình bày nội dung sau: Phần I: Sơ lược chuẩn USB (gồm chương): Đ T - Chương đưa nhìn khái quát, sơ lược K USB - • Chương 1: Giới thiệu chung chuẩn USB gồm khái niệm, ưu điểm USB, mô tả hệ thống USB Đ Đồ án tốt nghiệp Mở đầu • g U C l t c t b c n t g l m g c v b l • t đ n C t t đ g n k đ U định xem l sản phẩm có thuộc lớp thiết bị định nghĩa k hay s không (nếu thuộc lớp thiết bị định nghĩa s bỏ qua c khâu viết driver cho sản phẩm) v • Chương 5: Lớp thiết bị giao diện người sử dụng p Chương trình bày lớp HID với mục đích t giúp b người đọc nhận định xem thiết bị có phù hợp để gán vào lớp HID hay không Chỉ yêu cầu vi chương trình (firmware) để định nghĩa thiết bị thuộc lớp HID cho phép trao đổi liệu với máy tính chủ L ê N g ọ c D u - • Chương 6: Q trình tìm hiểu máy chủ thiết bị Chương mô tả bước xử lý máy chủ để máy chủ tìm hiểu thơng tin thiết bị như: Tốc độ L p Đ T - thiết bị, mô tả thiết bị Và việc gán điều khiển (driver) cho thiết bị Phần II: Thiết kế sản phẩm (gồm chương): • Chương 7: Thiết kế phát Chương trình bày số lưu ý thiết kế điều khiển từ xa sử dụng sóng cao tần (RF), sơ đồ khối hệ thống cho sản phẩm đề tài phần thiết kế phát sản phẩm • Chương 8: Thiết kế thu Chương giới thiệu sơ qua họ vi điều khiển PIC- K Đ H B K H N Đồ án tốt nghiệp Mở đầu T o g p ầ I t c k n t c v c u n U B m i c đ ợ t n b y vắn tắt thiế u số kiế n thứ c đán g qua n tâm chuẩn USB Do yêu cầu súc tích nội dung đồ án lý phần khơng liên quan trực tiếp đến việc thiết kế sản phẩm nên khơng trình bày Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 PHẦN I: SƠ LƯỢC VỀ CHUẨN U B L L K Đ Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 3.4.6.2 Đáp ứng host cho giao tác IN Bảng 3.3 đáp ứng host cho giao tác IN Host trả lại loại gói bắt tay ACK Nếu host nhận gói liệu hỏng loại bỏ không đưa đáp ứng Nếu host nhận liệu từ chức (ví dụ tràn đệm) tình trạng coi lỗi host khơng đưa đáp ứng Nếu host nhân liệu gói liệu mà nhận khơng có lỗi host chấp nhận liệu phát gói bắt tay ACK Bảng 3.3: Đáp ứng host cho giao tác IN [1] 3.4.6.3 Đáp ứng chức cho giao tác OUT Đáp ứng bắt tay chức cho giao tác OUT bảng 3.4 Giả thiết việc giải mã mã thông báo thành công chức dựa gói liệu nhận mà trả lại ba loại gói bắt tay Nếu gói liệu bị hỏng khơng trả lại bắt tay Nếu gói liệu nhận khơng có lỗi điểm cuối chức nhận bị dừng chức trả lại tín hiệu bắt tay STALL Nếu giao tác trì chuỗi bit đồng phát khơng phù hợp chức đáp ứng gói ACK huỷ bỏ liệu Nếu chức nhận liệu liệu nhận khơng có lỗi trả lại gói ACK Nếu chức khơng thể nhận liệu lý điều khiển luồng đáp trả gói NAK Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN 29 Gói liệu bị hỏng Host nhận liệu Gói bắt tay trả lại STALL Host Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 Bảng 3.4: Đáp ứng chức cho giao tác OUT [1] 3.4.6.4 Đáp ứng chức cho giao tác SETUP SETUP định nghĩa dạng đặc biệt giao tác liệu từ Host tới chức SETUP cho phép host khởi tạo đồng bít tới điểm cuối host Từ việc nhận thông báo SETUP chức buộc phải chấp nhận liệu Một chức khơng đáp ứng thơng báo SETUP gói bắt tay STALL hay NAK song chức có nhiệm vụ nhận liệu phải chấp nhận gói liệu theo sau thơng báo SETUP Nếu điểm cuối không chịu điều khiển nhận thơng báo SETUP phải bỏ qua giao tác không đưa đáp ứng bắt tay 3.5 Các chuỗi gói giao tác Các gói giao tác biến thiên dựa vào loại điểm cuối Có loại điểm cuối là: khối (bulk), điều khiển (control), ngắt (interrupt) đẳng thời (isochronous) 3.5.1 Các giao tác khối Các loại giao tác khối đặc trưng khả bảo đảm phân phát liệu khơng có lỗi host chức cách bắt lỗi thử lại Các giao tác khối sử dụng giao tác ba pha gồm gói thơng báo, gói liệu, Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN Gói liệu bị hỏng Đặc tính dừng phía thu Sự phù hợp bit Chức nhận liêu Loại bắt tay 30 Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 gói bắt tay trình bày hình 3.10 Trong điều kiện dừng điều khiển luồng pha liệu thay pha bắt tay kết có giai tác pha khơng có liệu truyền Các gói PING NYET sử dụng với thiết bị tốc độ cao Hìn h 3.1 0: Kh uôn g dạn g gia o tác khố i [1] Khi host sẵn sàng để nhận liệu khối lớn phát thơng báo IN Điểm cuối chức đáp ứng lại gói liệu đáp ứng lại gói bắt tay NAK hay STALL chức chưa có khả đáp ứng lại liệu Gói NAK chức tạm thời chưa có khả trả liệu (ví dụ: chưa có liệu để truyền tới host), STALL điểm cuối thường xuyên bị dừng yêu cầu có can thiệp phần mềm hệ thống USB Nếu host nhận gói liệu hợp lệ đáp ứng với gói bắt tay ACK Nếu host phát thấy lỗi nhận liệu khơng đưa đáp ứng tới chức Khi host sẵn sàng để phát khối liệu ban đầu phát gói thơng báo OUT theo sau gói liệu ( ngồi ban đâu cịn phát gói thơng báo đặc biệt PING) Nếu chức nhận liệu mà khơng có lỗi trả lời ba (hoặc bao gồm NYET thiết bị làm việc tốc độ cao) gói bắt tay: • ACK biết gói liệu nhận khơng có lỗi host gửi gói Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN 31 Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 • NAK để gói liệu nhận khơng có lỗi host nên gửi lại liệu chức tạm thời tình trạng khơng cho phép nhận liệu (ví dụ tràn đệm) • Nếu điểm cuối bị dừng STALL trả để báo cho host không nên cố thử lại giao tác có tình trạng lỗi chức Nếu gói liệu nhận có lỗi CRC lỗi nhồi bít khơng có đáp ứng từ phía chức Hình 3.11 cho thấy chuỗi đọc ghi liệu truyền khối Host bắt đầu giao tác DATA0 PID giao tác DATA1 PID bên phát liệu nhận gói ACK Cịn phía thu nhận gói liệu thành cơng hiểu gói liệu có DATA PID trái với DATA PID gói vừa nhận Hình 3.11: Đọc ghi truyền khối [1] 3.5.2 Các giao tác truyền điều khiển Các giao tác truyền điều khiển có tối thiểu hai giai đoạn giao tác Setup Status Truyền điều khiển tuỳ chọn có hay khơng giai đoạn liệu giai đoạn Setup giai đoạn Status Trong suốt giai đoạn Setup, giao tác Setup sử dụng để truyền thông tin tới điểm cuối điều khiển chức Hình 3.12 cho thấy khn dạng giao tác Setup Một giao tác Setup sử dụng DATA0 PID cho trường liệu giao tác Setup Một chức có nhiệm vụ nhận giao tác Setup phải chấp nhận liệu gói Setup đáp ứng lại gói ACK Nếu liệu bị hỏng huỷ bỏ liệu khơng trả lại đáp ứng bắt tay Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN 32 Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 Hìn h 3.12 : Gia o tác SE TU P điề u ển [1] Trong giai đoạn liệu, diễn truyền điều khiển gồm hay nhiều giao tác IN OUT có luật giao thức tương tự truyền khối Tất giao tác giai đoạn liệu phải có hướng (hoặc tất liệu IN tất liệu OUT) Số lượng liệu gửi giai đoạn liệu hướng rõ giai đoạn Setup Nếu lượng liệu vượt kích thước cho phép gói liệu liệu gửi nhiều giao tác IN OUT Giai đoạn Status truyền điều khiển giao tác cuối chuỗi giao tác Giai đoạn Status cho thiết bị làm việc tốc độ cao bao gồm giao thức PING Giai đoạn Status thay đổi hướng luồng liệu so với giai đoạn trước ln sử dụng DATA1 PID Ví dụ giai đoạn liệu bao gồm giao tác OUT giai đoạn Status giao tác IN Nếu chuỗi điều khiển giai đoạn liệu bao gồm giai đoạn Setup theo sau giai đoạn Status gồm giao tác IN Hình 3.13 cho thấy thứ tự giao tác, giá trị chuỗi bit liệu loại PID liệu cho chuỗi đọc ghi điều khiển Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN 33 Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 Hìn h 3.13 : Chu ỗi điều khiể n đọc ghi [1] Khi gói bắt tay STALL gửi điểm cuối điều khiển giai đoạn liệu giai đoạn Status truyền điều khiển gói bắt tay STALL phải trả lại tất truy cập thành công tới điểm cuối SETUP PID nhận Điểm cuối không bị yêu cầu trả lại gói bắt tay STALL sau nhận SETUP PID Một mặc định điểm cuối gói bắt tay ACK trả lời cho giao tác SETUP host chờ đợi điểm cuối tự động khơi phục để khỏi trạng thái gây STALL điểm cuối phải làm việc cách bình thường 3.5.3 Các giao tác ngắt Các giao tác ngắt gồm giao tác IN OUT Dựa việc nhận thơng báo IN, chức trả lời gói liệu, NAK hay STALL Nếu điểm cuối khơng có thơng tin ngắt để trả lời chức trả lời gói bắt tay NAK pha liệu Nếu trạng thái dừng thiết lập cho điểm cuối ngắt chức trả lại gói bắt tay STALL Nếu ngắt chưa định chức trả lại thơng tin ngắt gói liệu Host đáp ứng nhận gói liệu trả lời gói ACK liệu nhận khơng có lỗi trả lời gói bắt tay liệu nhận có lỗi Hình 3.14 cho thấy khn dạng giao tác ngắt Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN 34 Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 Hì nh 3.1 4: Kh n ng gia o tác ng [1] 3.5.4 Các giao tác đẳng thời Các giao tác đẳng thời có pha thơng báo pha liệu, khơng có pha bắt tay thấy hình 3.15 Host phát thông báo IN OUT theo sau pha liệu pha liệu điểm cuối (đối với giao tác IN) host (đối với giao tác OUT) phát liệu Các giao tác đẳng thời không hỗ trợ pha bắt tay khả thử lại Hình 3.15: Khng dạng giao tác đẳng thời [1] Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN 35 Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 3.6 Đồng lật liệu thử lại USB cung cấp chế để đồng chuỗi liệu bên phát bên thu qua nhiều giao tác Cơ chế đem lại bảo đảm cho pha bắt tay giao tác dịch cách xác bên phát bên thu Sự đồng đạt thông qua việc sử dụng PID DATA0, DATA1 bít lật liệu riêng cho bên phát bên thu Các bít lật liệu bên thu lật bên thu có khả nhận liệu nhận gói liệu khơng có lỗi cộng với PID liệu đắn Các bit lật liệu bên phát lật bên phát nhận gói ACK hợp lệ Cả bên phát bên thu ... lược chuẩn USB 2.0 PHẦN I: SƠ LƯỢC VỀ CHUẨN U B L L K Đ Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 Chương 1: Giới thiệu chung USB Chương đưa nhìn khái quát, sơ lược USB gồm khái niệm, ưu điểm USB, ... ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 1.4 Cáp USB USB truyền tín hiệu nguồn qua cáp sợi hình 1.2 Có tốc độ truyền liệu: -USB tốc độ cao (USB high-speed): 480Mb/s -USB toàn tốc (USB fullspeed):... minh hoạ kiến trúc USB Lê Ngọc Du - Lớp ĐT7 - K46 - ĐHBKHN Đồ án tốt nghiệp Sơ lược chuẩn USB 2.0 H h K t B [ 1.3.1.1 Máy chủ USB (USB Host) Chỉ có Host hệ thống USB Giao diện USB tới hệ thống

Ngày đăng: 23/04/2013, 14:48

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan