Физический интерфейс

Стандарт USB определяет электрические и механические спе-цификации шины.

Информационные сигналы и питающее напряжение 5 В пе-редаются по четырехпроводному кабелю. Используется диф-ференциальный способ передачи сигналов D+ и D- по двумпроводам. Уровни сигналов передатчиков в статическомрежиме должны быть ниже 0,3 В (низкий уровень) или выше2,8 В (высокий уровень). Приемники выдерживают входноенапряжение в пределах - 0,5...+3,8 В. Передатчики должныуметь переходить в высокоимпедансное состояние для дву-направленной полудуплексной передачи по одной паре про-водов.

Передача по двум проводам в USB не ограничивается диф-ференциальными сигналами. Кроме дифференциальногоприемника каждое устройство имеет линейные приемникисигналов D+ и D-, а передатчики этих линий управляютсяиндивидуально. Это позволяет различать более двух состоя-

ний линии, используемых для организации аппаратного ин-терфейса. Состояния ^ DiffO и Diff1 определяются по разно-сти потенциалов на линиях D+ и D- более 200 мВ приусловии, что на одной из них потенциал выше порога сраба-тывания VSE. Состояние, при котором на обоих входах D+ иD- присутствует низкий уровень, называется линейным ну-лем (SEO - Single-Ended Zero). Интерфейс определяет следу-ющие состояния:

йа ^ DataJ State и Data К State - состояния передаваемогобита (или просто J и К), определяются через состояния DiffO и Diff1.

^ Idle State - пауза на шине.

^ Resume State - сигнал "пробуждения" для вывода устрой-ства из "спящего" режима.

^ ^ Start of Packet (SOP) - начало пакета (переход из Idle Stateв К).

т End of Packet (EOP) - конец пакета.^ Disconnect - устройство отключено от порта.^ Connect - устройство подключено к порту.^ Reset - сброс устройства.

Состояния определяются сочетаниями дифференциальныхи линейных сигналов; для полной и низкой скоростей со-стояния DiffO и Diff1 имеют противоположное назначение.В декодировании состояний Disconnect, Connect и Reset учи-тывается время нахождения линий (более 2,5 мс) в опреде-ленных состояниях.

Шина имеет два режима передачи. ^ Полная скорость передачисигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1,5 Мбит/с. Дляполной скорости используется экранированная витая парас импедансом 90 Ом и длиной сегмента до 5 м, для низкой -невитой неэкранированньгй кабель до 3 м. Низкоскоростныекабели и устройства дешевле высокоскоростных. Одна и таже система может одновременно использовать оба режима;

переключение для устройств осуществляется прозрачно.Низкая скорость предназначена для работы с небольшимколичеством ПУ, не требующих высокой скорости.

Скорость, используемая устройством, подключенным к кон-кретному порту, определяется хабом по уровням сигналовна линиях D+ и D-, смещаемых нагрузочными резисторамиR2 приемопередатчиков (см. рис. 7.2 и 7.3).

Сигналы синхронизации кодируются вместе с данными пометоду NRZI (Non Return to Zero Invert), его работу иллюст-рирует рис. 7.4. Каждому пакету предшествует поле синх-ронизации SYNC, позволяющее приемнику настроиться начастоту передатчика.

Кабель также имеет линии VBus и GND для передачи питающегонапряжения 5 В к устройствам. Сечение проводников выби-рается в соответствии с длиной сегмента для обеспечения га-рантированного уровня сигнала и питающего напряжения.

Рис. 7.4. Кодирование данных по методу NRZI

Стандарт определяет два типа разъемов (см. табл. 7.1 ирис. 7.5).

Контакт	Цепь	Контакт	Цепь
1	VBus	3	D+
2	D-	4	GND

Разъемы типа "А" применяются для подключения к хабам (Upstream Connector). Вилки устанавливаются на кабелях, неотсоединяемых от устройств (например, клавиатура, мышьи т. п.). Гнезда устанавливаются на нисходящих портах (Downstream Port) хабов.

^ Разъемы типа "В" (Downstream Connector) устанавливаютсяна устройствах, от которых соединительный кабель можетотсоединяться (принтеры и сканеры). Ответная часть (вилка)устанавливается на соединительном кабеле, противополож-ный конец которого имеет вилку типа "А".

Разъемы типов "А" и "В" различаются механически(рис. 7.5), что исключает недопустимые петлевые соедине-ния портов хабов. Четырехконтактные разъемы имеют клю-чи, исключающие неправильное присоединение. Конструк-ция разъемов обеспечивает позднее соединение и раннееотсоединение сигнальных цепей по сравнению с питающи-ми. Для распознавания разъема USB на корпусе устройстваставится стандартное символическое обозначение.

Рис. 7.5. Гнезда USB: а - типа "А", б - типа "В",в - символическое обозначение

Питание устройств USB возможно от кабеля (Bus-PoweredDevices) или от собственного блока питания (Self-Powered

Devices). Хост обеспечивает питанием непосредственно под-ключенные к нему ПУ. Каждый хаб, в свою очередь, обеспе-чивает питание устройств, подключенных к его нисходящимпортам. При некоторых ограничениях топологии допуска-ется применение хабов, питающихся от шины. На рис. 7.6приведен пример схемы соединения устройств USB. Здеськлавиатура, перо и мышь могут питаться от шины.

Дата добавления: 2014-01-05