第9章-高速串行总线.ppt

《第9章-高速串行总线.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章高速串行总线由于计算机的速度越来越快，处理的数据也越来越大。与计算机交换数据的设备的速度也随之提高，这就促进了高速串行总线接口的发展。最典型就是USB接口IEEE1394接口。本章主要教学内容USB系统原理及组成USB通信协议IEEE1394系统结构IEEE1394的通信协议9.1高速串行接口USB简介9.1.1．USB接口的特点USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)接口，是1995年11月由CompaqIBM等大公司联合推出的。目前已是个人计算机上的主要接口。它具有以下特点：①可以热插拔：通电的情况下可以直接连接USB设备或卸载USB设备，做到即插即用。

2、②标准统一：USB接口采用标准的4针插头座，它们分别是VBus（电源端）、D+（数据＋）、D-(数据-)、GND(地）。插头座分A系列和B系列。③具有供电功能：标准的USBHUB可以直接向连接在接口上的USB设备提供5V、500mA电流电源。USB设备携带方便。④可以连接多个设备：一个主USB控制器可以连接多个USB设备，最高可以通过级联扩展连接至127个设备)。⑤速度快：USB1.1标准的传输速率为12Mbps，而USB2.0标准传输速率480Mbps。完全向下兼容。新的USB3.0标准传输速率5Gbps。9.1.2.USB体系结构在物理上，USB系统由三个部分组成：①一是具备US

3、B接口的计算机系统；②二是支持USB接口的系统软件，③三是使用USB接口的设备。有层次性的星型结构USB设备3USB设备4USB设备5USB集线器3USB集线器4USB设备2USB集线器2USB设备1USB集线器1根集线器USB主机根层1层2层3层4层复合设备USB主机控制器USB框架中包含的硬件有：①USB主机、②USB集线器③USB设备USB框架中包含的软件有：①USB主机控制器驱动程序②USB驱动程序③USB设备驱动程序。1．USB主机USB只有主机才能担当主控端。USB主机一般具有以下功能：①检测USB设备的插拔动作（通过根集线器来实现）；②管理USB主机与USB设备之间的控

4、制流；③管理USB主机与USB设备之间的数据流；④收集USB主机的状态和USB设备的动作信息。2．USB集线器集线器采用一对多的方式连接外设，7位地址，共128个，USB主机控制器必须保留一个，还有127个地址可以连接USB设备。USB规范中，USB设备与USB集线器的连接点被称作为端口（Port）。每个USB集线器将一个连接点转化成多个连接点。1号2号3号4号6号7号5号8口USB集线器上行端口接pc或上一级集线器7个下行端口3．USB设备通过总线与USB主机相连的称为USB设备全速设备（12Mb/s）低速设备（1.52Mb/s)高速设备（480Mb/s;USB2.0）总线接口是最

5、底层的物理实体，是USB发送和接收数据的接口。逻辑设备处于中间层次，基本上就是USB协议的主体。功能单元提供不同USB设备各自的特定功能USB设备提供了各种属性:描述符（Descriptor）类（Class）功能（Function）/接口（Interface）端点（Endpoint）管道（Pipe）设备地址（DeviceAddress）9.1.3USB的物理接口1．USB连线4线电缆D+与D−用来进行差分数据传输VBUS的电压为＋5V最长可以5米D+D-D+D-GNDGNDVBUSVBUS2．USB连接器A型和B型两种插头和插座USBA型插座USBA型插头Mini-USBA型插座Mi

6、ni-USBA型插头3．供电模式自供电（Self-Powered）总线供电（Bus-Powered）4．低功耗正常工作（Normal）状态挂起（Suspend）状态5．即插即用9.2USB通信协议9.2.1通信模型客户软件USB系统软件USB主机控制器USB应用USB逻辑设备USB总线接口主机物理设备USB通信逻辑上分三层：信号层：实现在USB设备和主机的物理连接之间传输位信息流的信息。信号层传输的位信息流称为包（Packet）协议层（逻辑层）：实现在USB设备和USB主机端的协议软件之间传输包字节流的信息。协议层传输的包信息流称为事务处理（Transaction）数据传输层：实现在

7、USB主机端的客户端驱动程序和设备端的功能接口之间传输有一定意义的信息，这些信息在协议层被打包成包格式。数据传输层传输的信息流称为传输（Transfer）。协议层在逻辑上将设备分成了三层实体：总线接口:传送和接收数据信号，识别设备的当前唯一地址端点:设备端用于传输数据的接收点和发送点，它的功能相当于其它总线设备的I/O端口。功能接口:由一组端点组成，用来完成特定的功能。9.2.2数据格式1．包的组成同步字段包标识字段数据校验字段包结尾字段（SYNC）（PI