oficina USB, Notas de estudo de Engenharia Informática

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Comunicação USB, abordagem geral

com Libusb

Bolsisa: Lászlon Rodrigues da Costa.

24/04/

Lászlon Rodrigues da Costa - PET

Engenharia da Computação

Sumário

• Comunicação Serial x Paralela
• Motivação para o USB
• Objetivos do USB 2.
• O que é USB e como funciona
  • Alimentação
  • Velocidade
• Visão Geral: Arquitetura
• Tipos de Comunicação USB
• Protocolo USB
• Transferência de Controle – Panorama
• Descritores USB
• Libusb-1.

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Motivação para o USB

• Conexão de PC com telefones: Está entendida que a relação entre computação e telecomunicações é a base para a próxima geração de aplicações produtivas.
• Uso facilitado: A falta de flexibilidade de se reconfigurar o computador foi a maior complicação no desenvolvimento.
• Extensão de Portas.
• Porém a mais recente motivação do desenvolvimento do USB é o rápido aumento da capacidade de processar dados em alta velocidade.

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Motivação para o USB

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O que é USB e como funciona.

• Com o aumento de variedade de periféricos se viu a necessidade de um protocolo de comunicação padrão.
• USB é uma sigla para Universal Serial Bus.
• Foi desenvolvido por um consórcio de empresas. Chamado de USB implementers Forum. - Destaque: Microsoft, Apple, Hewlett-Packard, NEC e Intel.
• Versões:
  • USB 0.7: novembro de 1994;
  • USB 0.8: dezembro de 1994;
  • USB 0.9: abril de 1995;
  • USB 0.99: agosto de 1995;
  • USB 1.0: janeiro de 1996;
  • USB 1.1: setembro de 1998;
  • USB 2.0: abril de 2000 com a velocidade de 480 Mbps;
  • USB 3.0 : setembro de 2009 com a velocidade de 4,8 Gbps.

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O que é USB e como funciona.

• Conectores:
  • Serie A:
  • Serie B:

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Pinos Nome Descrição 1 VBUS +5 VDC 2 D- Data - 3 D+ Data + 4 GND Ground

O que é USB e como funciona -

Velocidade

• Existem 3 modos de velocidade no protocolo USB:
  • High-Speed : Usado em vídeo e armazenamento. Taxa de transferência de bit é de 480Mb/s.
  • Full-Speed : Pode ser usado em dispositivos de áudio, e vídeos comprimidos. Tem a característica de ter a largura de banda garantida e tempo de latência garantido. Taxa de transferência de bit é de 12Mb/s.
  • Low-Speed : Para dispositivos interativos, como mouse, teclado, acessório de games. Taxa de 1,5 Mb/s.
• High-Speed e Full-Speed são geralmente usados em transmissão isócrona.
• Low-Speed é mais usada em dispositivos interativos.

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O que é USB e como funciona -

Identificação de Velocidade

• A identificação da velocidade de operação é feita no acoplamento do dispositivo.
• Nível lógico alto em D+ = FS-USB (full speed).
• Nível lógico alto em D- = LS-USB (low speed).
• O nível lógico é garantido através de um resistor pull up de 1.5kΩ.

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O que é USB e como funciona -

Identificação de Velocidade

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Visão Geral: Arquitetura

• O USB é um barramento de cabos que suporta a troca de dados de uma vasta gama de componentes simultaneamente.
• Tem que permitir que dispositivos sejam conectados, configurados, usados e desconectados sem interferir na atividade de outros.
• Os dispositivos USB são um desses que se seguem:
  • Hubs: proporcionam pontos adicionais para outros dispositivos;
  • Funções: eles proporcionam capacidades ao sistema, ou seja, um dispositivo final.

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Visão Geral: Arquitetura

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A topologia do barramento é uma estrutura estrela em camadas.

Visão Geral: Arquitetura

• O número máximo de camadas é sete.
• O número máximo de hubs não root em um caminho é de apenas cinco.
• Todos os dispositivos no barramento apresentar uma interface USB padrão que segue os requisitos: - Compreensão do protocolo USB; - Respostas as operações padrões USB, como configuração e reset; - Capacidade de descrição de informação padrão.

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Tipos de Comunicação USB

• Interrupt Transfers
  • Mais usado em transferências com a finalidade de comunicar uma ação com poucos dados
  • Apesar de não ter uma taxa de sincronismo explicito pode haver a exigência de um tempo mínimo de resposta.
• Isochronous Transfers
  • Esta é usada em casos que o envio dos dados seja enviado assim que sejam criados, ou seja, uma resposta em tempo real.
  • Um típico exemplo de transferência desse tipo é a voz.
  • Não há como fazer um tratamento de erros na transmissão, porem este a taxa de erros em bits deve ser tolerável para este tipo de transmissão.

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Tipos de Comunicação USB

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