Importante. Interessante. Não importante

Transcrição

1 Universal Serial Bus Por: Ivenelson Importante Interessante Não importante

2 Instalando acessórios no computador Placa mãe e seus Slots Zip Drive 150MB Maquina digital Drive de CD Floppy Disk 3,4 Placa de Áudio Impressora LPT Scanner LPT Teclado PS2 HD 500MB

3 Instalando acessórios no computador Antigamente, instalar periféricos em um computador obrigava o usuário a abrir a máquina, o que para a maioria das pessoas era uma tarefa quase impossível pela quantidade de conexões internas, que muitas vezes eram feitas através de testes perigosos para o computador, sem falar que na maioria das vezes seria preciso configurar jumpers e interrupções IRQs, tarefa difícil até para profissionais da área. INSTALANDO UM HD EXTERNO PLACA MÃE

4 Instalando acessórios no computador FUTURO Praticamente todas as placas de CPU atuais possuem duas interfaces USB (Universal Serial Bus). Este tipo de interface permite conectar diversos tipos de dispositivos, como teclado, mouse, joystick, impressora, ZIP Drive, gravadores de CD, scanners, etc. Uma interface USB permite conectar até 128 dispositivos. Existem planos da indústria para eliminar nos próximos anos, as interfaces seriais, paralelas, de joystick, de teclado e de mouse PS/2, usando em seu lugar, as interfaces USB

5 TABELA COMPRATIVA DAS TECNOLOGIAS

6 USB CANIVETE SUIÇO MODERNO Aquecedor de café Ventilador portátil Carregador de pilha ou celular Joystick HUB USB Bomba Wireless ou TV Digital

7 COMO SURGIU USB O padrão USB foi desenvolvido por um consórcio de empresas, entre as quais destacam-se: Microsoft, Apple, Hewlett-Packard, NEC, Intel e Agere. Foi muito difícil para estas empresas encontrar um consenso sobre a abordagem do controlador. Dividiram-se então as opiniões, formando dois grupos distintos: UHCI, Universal Host Controller Interface, apoiado majoritariamente pela Intel, que transferia parte do processamento do protocolo para o software (driver), simplificando o controlador eletrônico; OHCI, Open Host Controller Interface, apoiado pela Compaq, Microsoft e National Semiconductor, que transferia a maior parte do esforço para o controlador eletrônico, simplificando o controlador lógico (driver). Isto gerou algumas incompatibilidades e o lançamento ameaçou dispersar o que seria o padrão. Porém, isso trouxe novas conclusões para a versão 2.0 deste protocolo, desta vez unidos sob o modelo : EHCI, Enhanced Host Controller Interface que corrigiu as falhas e reunir as qualidades dos dois modelos anteriores; mas sem dúvida, o avanço mais notável desta versão, foi o aumento da largura de banda disponível - tornava-se agora possível, com um único driver, transferir som, vídeo e ainda assim usar a impressora, até um total de 480 Megabit/s no usb 2.0, e 4,8 Gigabit/s no usb 3.0.

8 VANTAGENS DA USB -Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível como USB usa padrões definidos de conexão, assim não é necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho; -Plug and Play (algo como "Plugar e Usar"): quase todos os dispositivos USB são concebidos para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns exigem a instalação de drivers ou softwares específicos. No entanto, mesmo nesses casos, o sistema operacional reconhecerá a conexão do dispositivo imediatamente; -Alimentação elétrica: a maioria dos dispositivos que usam USB não precisa ser ligada a uma fonte de energia, já que a própria conexão USB é capaz de fornecer eletricidade. Por conta disso, há até determinados dispositivos, como telefones celulares e MP3-players, que têm sua bateria recarregada via USB. A exceção fica por conta de aparelhos que consomem maior quantidade de energia, como scanners e impressoras; -Conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo: é possível conectar até 127 dispositivos ao mesmo tempo em uma única porta USB. Isso pode ser feito, por exemplo, através de hubs, dispositivos que utilizam uma conexão USB para oferecer um número maior delas. Mas, isso pode não ser viável, uma vez que a velocidade de transmissão de dados de todos os equipamentos envolvidos pode ser comprometida. No entanto, com uma quantidade menor de dispositivos, as conexões podem funcionar perfeitamente; -Ampla compatibilidade: o padrão USB é compatível com diversas plataformas e sistemas operacionais. O Windows, por exemplo, o suporta desde a versão 98. Sistemas operacionais Linux e Mac também são compatíveis. Atualmente, é possível encontrar portas USB em vários outros aparelhos, como televisores, sistemas de comunicação de carros e até aparelhos de som.

9 TOPOLOGIA DA USB

10 TOPOLOGIA - ESTRUTURA

11 USB TIPO A USB TIPOS DE CONECTORES É o tipo mais comum, estando presente na maioria absoluta dos computadores atuais. É também o tipo mais utilizado para os dispositivos de armazenamento de dados conhecidos como "pendrives" USB TIPO B Tipo comum de ser encontrado em dispositivos de porte maior, como impressoras e scanners USB MINI B Utilizado em dispositivos de porte pequeno por ter tamanho reduzido, como câmeras digitais compactas e MP3-players. Na verdade, o Mini USB se chama USB Mini-B, já que existe um formato praticamente inutilizado chamado USB Mini-A.

12 USB MICRO-A USB TIPOS DE CONECTORES formato mais novo, menor que o Mini-USB, voltado a dispositivos de espessura fina, como telefones celulares USB MICRO-B semelhante ao formato Micro-A, no entanto, seu encaixe é ligeiramente diferente e é, o mais popular. Vale frisar que conectores fêmeas Micro-A podem ser chamados de Micro A-B por serem compatíveis com ambos conectores machos. USB PROPRIETÁRIO há fabricantes que utilizam USB com conectores proprietários. Exemplo: Utilizado em um MP3-player da Sony. Conectores proprietários costumam não ser bem aceitos por terem custo elevado em relação a padrões de mercado e por serem mais difíceis de encontrar.

13 USB ADAPTADORES

14 Evolução do USB Comprimento máximo: cinco metros

15 Estrutura Elétrica do USB Conectores usuais Cabo USB Tipo A Cabos de sinais (reduzir interferências) Fiação do cabo USB Pinos e Conectores Pinos e Sinais

16 TRANSMISSÃO DE DADOS BLOCO DE CIRCUITO ENVIADOS VIA USB, ATENDENDO A NRZI (No Return to Zero Inverted) Exemplo mostra as transições em relação ao dados enviados. (mudança somente quando há zero) Forças a transições de bit caso haja uma seqüência de seis 1s (um). Isso garante que o receptor detecte uma transição no fluxo de dados pelo menos uma vez a cada seqüência de sete bits. Isso permite que o receptor mantenha a sincronização com os dados recebidos. O transmissor de NRZI de dados é responsável por inserir um 0 em NRZI. O receptor deve ser projetado para esperar uma transição automática após seis uns consecutivos e descartar o bit 0 que segue imediatamente o sexto um consecutivo.

17 FUNCIONAMENTO USB CAMADAS DO USB SEQUENCIA DE EVENTOS SOFTWARE HARDWARE

18 PROTOCOLO Ao contrário do RS-232 e interfaces serias similares, onde o formato dos dados enviados não está definido, USB é composto de várias camadas de protocolos. Embora isso pareça complicado, não desista agora. Depois de entender o que está acontecendo, você realmente só tem de se preocupar com as camadas de nível superior. Na verdade a maioria dos ICs controlador USB vão cuidar das camada mais baixas, tornando-o quase invisível para o designer final. A cada transação USB é composto por um Token Packet (Cabeçalho de pacotes), Optional Data Packet, (Pacotes de dados); Status Packet (usada para reconhecer as operações e de correção de erros). O primeiro pacote, também chamado de token é gerado pelo host para descrever o que está a seguir e se a transação de dados será uma leitura ou escrita e qual o endereço do dispositivo e ponto final é designado. O próximo pacote é geralmente um pacote de dados carregando a carga e é seguido por um pacote com o status, informando se os dados ou sinal foi recebido com êxito, ou se o terminal está parado ou não está disponível para aceitar os dados.

19 Protocolo de Barramento A transmissão de dados via USB é baseada no envio de pacotes. A transmissão começa quando o Controlador Host envia um pacote (Token Packet) descrevendo o tipo e a direção da transmissão, o endereço do dispositivo USB e o referido número de endpoint. A transmissão de dados pode ser realizada tanto do Host para o dispositivo quanto em sentido inverso. O dispositivo USB decodifica o campo de endereço, reconhecendo que o pacote lhe é referente. A seguir, a fonte da transmissão envia um pacote de dados (Data Packet) ou indica que não há dados a transferir. O destino responde com um pacote de Handshake (Handshake Packet) indicando se a transferência obteve sucesso. PID (Packet Identifier): composto de oito bits. Os quatro mais significativos identificam e descrevem o pacote e os restantes são bits de verificação para prevenção de erros (check bits). Esses check bits são constituídos pelo complemento um dos quatros bits identificadores; ADDR (Address): endereço do dispositivo USB envolvido. Composto de 7 bits, limita o número de dispositivos endereçáveis em 127; ENDP (Endpoint): possui 4 bits que representam o número do endpoint envolvido. Permite maior flexibilidade no endereçamento de funções que necessitem de mais de um subcanal; CRC (Cyclic Redundancy Checks): bits destinados à detecção de erros na transmissão; DATA : bits de dados.

20 FUNCIONAMENTO

21 Protocolo de Barramento Um Token Packet pode identificar a transmissão como sendo de transferência para o Host (IN), de transferência para a função (OUT), de início de frame (SOF) ou de transferência de informações de controle para o endpoint (SETUP). O CRC de um Token Packet possui 5 bits e atua apenas sobre os campos ADDR e ENDP, uma vez que o PID possui seu próprio sistema de prevenção contra erros. Os dados transmitidos via Data Packet devem ter um número inteiro de bytes. O CRC de um Data Packet possui 16 bits e age apenas sobre o campo DATA. O Handshake Packet é constituído apenas de um PID. Esse pacote pode significar que o receptor recebeu os dados livres de erros (ACK), que o receptor não pode receber os dados, que o transmissor não pode transmitir (NAK) ou que o endpoint está em parado (STALL). O USB aceita quatro tipos de transferências diferentes: Control, Bulk, Interrupt e Isochronous. A transferência do tipo Control serve para configurar ou transmitir parâmetros de controle a um dispositivo. Inicialmente, em idle, ele recebe um Token de SETUP oriundo do Controlador Host. Em seguida, o Host envia um Data Packet para o endpoint de controle da função. A função envia, então, ao Host um Handshake Packet de reconhecimento (ACK) e entra em idle.

22 Protocolo de Barramento A transferência Bulk é utilizada para a transmissão de grande quantidade de dados, como em impressoras ou scanners. Ela garante uma transmissão livre de erros por meio da detecção de erros e de novas retransmissões, se necessário. Caso o Host deseje receber uma grande quantidade de dados, ele envia um Token de IN e a função devolve um Data Packet. Se houver algum problema, a função envia um STALL ou NAK e entra em idle. Ao final, o Host devolve um ACK. Se, em vez de receber, o Host desejar enviar dados, ele manda umtoken de OUT em vez de IN. A transmissão do tipo Interrupt é requisitada pelo Host e consiste numa transferência de pequena quantidade de dados. Os dados podem representar a notificação de algum evento, como os de um mouse ou caneta ótica. A transferência tipo Isochronous permite o tráfego de dados que são criados, enviados e recebidos continuamente em tempo real. Nessa situação não há handshake, devido à própria continuidade com que os dados são transmitidos. Caso contrário, haveria atraso e a transmissão em tempo real seria comprometida.

23 CHIP FTDI

24 CHIP FTDI Principais características: - Um único chip manipula tanto transferências USB como Serial. - Interface para Modem com total suporte aos sinais de Handshake. - A UART suporta 7 e 8 bits de dados; 1/2 stop bits e paridade par/impar/marca/espaço e nenhuma. -Taxa de transferência entre 300 a 3M Baud (TTL). -Taxa de transferência entre 300 a 1M Baud (RS232). -Taxa de transferência entre 300 a 3M Baud (RS422/RS485). -Timeout ajustável para o buffer RX. - Compatível com bus USB 1.1 e Tensão de alimentação entre 4,35V a 5,25V. - Regulador integrado de 3.3v para Entrada/Saída USB. - Compatível com os controladores Host: UHCI/OHCI/EHCI. - Suporte a uma memória EEPROM externa opcional para personalizar o produto, onde pode ser armazenado os descritores do mesmo como: VID, PID, e número de série.. - EEPROM pode ser programada na própria placa via USB. - Suporte para alimentar dispositivos diretamente no Bus USB através do pino PWREN#. - Modos de transferências USB Bulk e Isossíncrono. - Suporte para os recursos USB (suspend/resume) através dos pinos SLEEP# e RI#.

25 PINAGEM DO CHIP FTDI

26 FUNCIONAMENTO CHIP FTDI

27 EXEMPLO DOS CIRCUITOS

28 EXEMPLO DOS CIRCUITOS Personalizar o dispositivo USB

29 Converter RS232/USB

30 PEN DRIVE

31 FUTURO DO USB Com a popularização de tecnologias de comunicação sem fio, como Bluetooth e Wi-Fi, há quem questione o futuro do USB, uma vez que a tendência é a de que todos os dispositivos passem a se comunicar sem o uso de cabos. O fato é que ainda vai levar alguns anos para isso acontecer de maneira significativa e, quando ocorrer, teremos como opção de conexão o Wireless USB (WUSB), que aliás, já é realidade. O WUSB, atualmente, é capaz de transmitir dados em velocidades de até 480 Mbps para conexões em um raio de até 3 metros ou 110 Mbps para conexões em um raio de até 10 metros. Sua frequência de operação corresponde à faixa UWB (Ultra Wide Band), que estabelece taxas entre 3,1 GHz e 10,6 GHz.

32 OBRIGADO Feliz é o homem que acha sabedoria, e o que adquire entendimento; Provérbios 3:13 A glória de Deus é encobrir as coisas; mas a glória dos reis é esquadrinhá-las. Provérbios 25:2 ivenelson@yahoo.com.br msn: vivacon@ig.com.br IVENELSON (IVAN) LOBO