Processo de enumeração

Transcrição

1 USB Processo de enumeração

2 USB - Universal Serial Bus USB não é um interface de comunicação genérico entre dispositivos O USB foi concebido para ligar dispositivos (periféricos) a Computadores

3 Computador PC

4 PC anos 90

5 PC-2000

6 PC- 2006

7 Problema: Ligar dispositivos ao PC Possíveis soluções: Porta série: baixas velocidade de transferência, um só dispositivo por porta, Modems,.. Porta Paralela: velocidade relativa, um só dispositivo Discos externos, Placa inserida num slot de expansão: instalação nunca amigável. Problemas com: Endereços de Entrada/Saída, IRQs, Conflitos entre placas, Placas de som, Modems,

8 Características do barramento USB Ligação a quente (hot-plugged) Facilidade de utilização (Dispositivos instalam-se automaticamente) Conector universal Alto desempenho: 12 Mbps Alimentados por cabo Gestão de consumo Detecção correcção de erros Dispositivos externos ao PC Possível ligar até 127 dispositivos

9 Revisões USB Revisão 1.0 e 1.1 Low-speed (1,5 Mbps) Full-spedd (12Mbps) Revisão 2.0 High speed (480Mps) Concorrência: Fire wire IEEE-1394 (400Mbps) e IEEE-1394.b (3,2Gbps) Prevista uma nova revisão (3.0) do USB para 2008

10 Terminologia

11 Compatibilidades

12 Dispositivo I/O Endpoints, podem haver vários num único dispositivos, são definidos como entrada (IN) ou saída (OUT). A referência é sempre o PC (HOST), OUT significa PC Device IN significa Device PC

13 Comunicação USB

14 Enumeração Antes que seja possível a comunicação com o dispositivo, é necessária a identificação do dispositivo e a atribuição de um device-driver pelo HOST Enumeração inclui: Atribuir um endereço ao dispositivo Ler as estruturas de dados do dispositivo Atribuir e carregar o device driver São estabelecidos os pipes entre o HOST e o dispositivo (endpoints) O dispositivo iti está configurado (pronto para transferência de dados)

15 Enumeração Na perspectiva do utilizador o processo de enumeração deve ser invisível e automático. Excepto nos casos em que é detectado um novo dispositivo, nesses caso: É necessário disponibilizar um ficheiro INF e o correspondente device driver

16 Instalação quasi-automáticaautomática

17 Gestor de dispositivos do windows

18 Enumeração (passo a passo) 1. Utilizador liga dispositivo USB 2. Concentrador detecta o dispositivo 3. Host é informado que um novo dispositivo se encontra ligado 4. Hub detecta que tipo de dispositivo é? (low/full speed) 5. Hub efectua Reset ao dispositivo 6. Host verifica se um dispositivo full-speed suporta highspeed 7. É estabelecido um caminho entre o dispositivo e o Host

19 Enumeração (passo a passo) 8. Host envia um pedido de Get_Descriptor para o endpoint0 9. O Host atribui um endereço ao dispositivo 10. O Host solicita informação sobre o dispositivo, são solicitados os diversos descritores 11. Host atribui e carrega o device-driver do dispositivo 12. Host selecciona uma configuração, caso haja mais que uma possível.

20 Device-DriverDriver

21 Hierarquia dos descritores

22 Classes de dispositivos (Device Class) Os dispositivos são diferentes uns dos outros, no entanto partilham determinados atributos e serviços que são semelhantes. São criadas classes especificas para os dispositivos Estas classificações tem por objectivo servir de referência parar que desenvolve dispositivo e o device-driver Os sistemas operativos já incluem classes nativas no seu Kernel

23 Device Class Base Class Descriptor Usage Description 00h Device Use class information in the Interface Descriptors 01h Interface Audio 02h Both Communications and CDC Control 03h Interface HID (Human Interface Device) 05h Interface Physical 06h Interface Image 07h Interface Printer 08h Interface Mass Storage 09h Device Hub 0Ah Interface CDC-Data 0Bh Interface Smart Card 0Dh Interface Content t Security 0Eh Interface Video 0Fh Interface Personal Healthcare DCh Both Diagnostic Device E0h Interface Wireless Controller EFh Both Miscellaneous FEh Interface Application Specific FFh Both Vendor Specific

24 Classes de dispositivos É de todo o interesse de para quem desenvolve o lado do dispositivo e o lado do PC que o dispositivo utilize uma classe padrão, neste caso não é necessário construir um device-driver di especifico para o SO S.O. Carrega o driver apropriado para o funcionamento do dispositivo

25 Classes de dispositivos Exemplos HID, human Interface Device, Rato Teclado Joystick Mass Storage Discos de estado sólido, são detectados pelo S.O.

26 Descritores È através dos

27 Descritor do Dispositivo Um dispositivo USB apenas pode ter um descritor de dispositivo que contem informação geral sobre o mesmo. No descritor de dispositivo é indicado o número de configurações que são suportadas pelo dispositivo. i i (tipicamente um dispositivo apenas aceita uma configuração)

28 Descritor de dispositivo Device Descriptor USB Receiver Offset Field Size Value Description 0 blength 1 12h 1 bdescriptortype 1 01h Device 2 bcdusb h USB Spec bdeviceclass 1 00h Class information in the Interface Descriptors 5 bdevicesubclass 1 00h 6 bdeviceprotocol 1 00h 7 bmaxpacketsize0 1 08h 8 bytes 8 idvendor 2 046Dh Logitech, Inc. 10 idproduct 2 C518h 12 bcddevice h imanufacturer 1 01h "Logitech" 15 iproduct 1 02h "USB Receiver" 16 iserialnumber 1 00h 17 bnumconfigurations 1 01h

29 Descritor de Configuração O dispositivo possui um configurador de configuração para cada configuração que possui. Normalmente apenas existe uma única configuração. Este descritor inclui informação geral sobre a configuração do dispositivo, i i define o número de interfaces. È durante o processo de enumeração que o Host define qual a configuração que vai funcionar. Apenas uma é possível de estar activa de cada vez. Também aqui se define a quantidade potencia solicitada pelo dispositivo e se é auto alimentado ou alimentado pelo barramento

30 Descritor de Configuração Configuration Descriptor 1 Bus Powered, 98 ma Offset Field Size Value Description 0 blength 1 09h 1 bdescriptortype 1 02h Configuration 2 wtotallength 2 003Bh 4 bnuminterfaces 1 02h 5 bconfigurationvalue 1 01h 6 iconfiguration 1 04h "RR42.00_B0032" 7 bmattributes 1 A0h Bus Powered, Remote Wakeup 4..0: Reserved : Remote Wakeup Yes 6: Self Powered.0... No, Bus Powered 7: Reserved (set to one) 1... (bus-powered for 1.0) 8 bmaxpower 1 31h 98 ma

31 Descritor de Interface Uma determinada configuração de um dispositivo pode ter mais que um interface, como é o caso dos dispositivos compostos. Por exemplo uma impressora HP Photosmart 8450 possui 3 interfaces, o número de interface é referido no descritor de configuração. A cada interface está associado um ou mais endpoints.

32 Descritor de Interface Interface Descriptor 2/0 Mass Storage, 2 Endpoints Offset Field Size Value Description 0 blength 1 09h 1 bdescriptortype 1 04h Interface 2 binterfacenumber 1 02h 3 balternatesetting 1 00h 4 bnumendpoints 1 02h 5 binterfaceclass 1 08h Mass Storage 6 binterfacesubclass 1 06h SCSI transparent command set 7 binterfaceprotocol 1 50h Bulk-Only Transport 8 iinterface 1 00h

33 Descritores de Endpoint Estes definem o tipo de transferência de dados suportada pelo endpoint, (Isochronous, bulk, Interrupt, control) a direcção dos dados, o tamanho máximo do pacote de dd dados e o intervalo de amostragem no caso de tipo de transferência por interrupção.

34 Descritores de Endpoint Endpoint Descriptor 05 5 Out, Bulk, 64 bytes Endpoint Descriptor 85 5 In, Bulk, 64 bytes Offset Field Size Value Description Offset Field Size Value Description 0 blength 1 07h 0 blength 1 07h 1 bdescriptortype 1 05h Endpoint 1 bdescriptortype 1 05h Endpoint 2 bendpointaddress 1 05h 5 Out 2 bendpointaddress 1 85h 5 In 3 bmattributes 1 02h Bulk 3 bmattributes 1 02h Bulk 1..0: Transfer Type...10 Bulk 7..2: Reserved wmaxpacketsize h 64 bytes 6 binterval 1 00h 1..0: Transfer Type...10 Bulk 7..2: Reserved wmaxpacketsize h 64 bytes 6 binterval 1 00h

35 Descritor de strings São opcionais, e quando existem (situação mais comum) são definidos para todo o dispositivo, para uma dada configuração. São tipicamente informativos, por exemplo nomes de dispositivos ii e modelos dl desses dispositivos. ii No caso do dispositivo não suportar descritores de string todos os índices de string nos descritores são colocados a zero. A codificação utilizada é a UNICODE.

36 Cabos USB

37 Cabo USB2.0 A-B

38 Cabo USB2.0 A-USB Mini 5 Pinos M/M

39 Cabo USB2.0 OTG (On-The-Go) Mini A - B O sistema On The Go (OTG) permite a conexão de dispositivos externos de armazenamento de dados USB (Leitores MP3, Pen drive, Disco Rigido, Cameras Fotográficas, etc) ligados entre si, sem ser necessário o uso de um computador. Para isso é necessário que os dispositivos USB também suportem esta função. Mini-A Mini-B

40 Cabo USB2.0 OTG (On-The-Go) Mini A - Mini A O sistema On The Go (OTG) permite a conexão de dispositivos externos de armazenamento de dados USB (Leitores MP3, Pen drive, Disco Rigido, Cameras Fotográficas, etc) ligados entre si, sem ser necessário o uso de um computador. Para isso é necessário que os dispositivos USB também suportem esta função.

41 Cabo USB2.0 Dual Power 2 x A-Mini B Este tipo de cabo serve para ligar os dispositivos que necessitem de uma corrente suplementar (>500mA), à fornecida pelo sinal USB. Numa extremidade d liga o dispositivo, i i ligando as outras duas pontas ao PC, ocupando para isso duas entradas USB do mesmo.

42 Cabo USB2.0 A-USB Mini 5 Pinos M/M 01.00m 00m (31684) A conexão USB permite a ligação de periféricos, sem a necessidade de desligar o computador. Actualmente, é talvez o tipo de ligação mais usada, ligando desde impressoras, ratos e teclados, máquinas industriais, entre outros.

43 Cabo USB2.0 B - USB Mini B M/M 03.00m (SB1433c)