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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Bus USB y FireWire. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры USB (Universal Serial Bus) es un estándar industrial para ampliar la arquitectura de PC, centrado en la integración con dispositivos de telefonía y electrónica de consumo. La versión 1.0 se publicó en enero de 1996. La arquitectura USB está determinada por los siguientes criterios:
Desde el punto de vista del usuario final, las siguientes características del USB resultan atractivas:
Desde mediados de 1996, las PC se fabrican con un controlador USB incorporado implementado por el chipset. Se espera que aparezcan módems, teclados, escáneres, parlantes y otros dispositivos de entrada/salida con soporte USB, así como monitores con adaptadores USB, que desempeñarán el papel de concentradores para conectar otros dispositivos. 1.1. estructura USB USB permite el intercambio simultáneo de datos entre el ordenador anfitrión Y muchos dispositivos periféricos (PU). La distribución del ancho de banda del bus entre las PU la planifica el host y la implementa mediante el envío de tokens. El bus permite que los dispositivos se conecten, configuren, utilicen y desconecten mientras el host y los dispositivos están en ejecución. A continuación se muestra la versión del autor de la traducción de los términos de la especificación "Especificación de bus serie universal. Revisión IO del 15 de enero de 1996", publicada por Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Northern Telecom. Puede encontrar información más detallada y actualizada en: usb.org. Dispositivos Los USB pueden ser concentradores, funciones o una combinación de ambos. Centro (Hub) proporciona puntos adicionales para conectar dispositivos al bus. Función USB proporciona funciones adicionales al sistema, como conectividad RDSI, joystick digital, parlantes digitales, etc. El dispositivo USB debe tener una interfaz USB que admita totalmente el protocolo USB, realice operaciones estándar (configuración y reinicio) y proporcione información que describa el dispositivo. . Muchos dispositivos conectados a USB tienen tanto un concentrador como funciones. USB controla todo el sistema controlador de host (controlador de host), siendo un subsistema de software y hardware del ordenador anfitrión. Conexión física dispositivos se lleva a cabo de acuerdo con la topología de un multinivel estrellas. El centro de cada estrella es centro, Cada segmento de cable conecta dos puntos concentradores a otro concentrador o función. El sistema tiene uno (y sólo uno) controlador de host, Ubicado en la cima de la pirámide de dispositivos y hubs. El controlador host se integra con concentrador raíz (Root Hub), proporcionar uno o más puntos de conexión puertos. El controlador USB incluido en los conjuntos de chips suele tener un concentrador de dos puertos incorporado. Lógicamente, un dispositivo conectado a cualquier concentrador USB y configurado (ver más abajo) puede considerarse conectado directamente al controlador host. funciones Son dispositivos capaces de transmitir o recibir datos o información de control a través de un bus. Normalmente, las funciones son unidades de control independientes con un cable conectado al puerto del concentrador. Físicamente, un estuche puede contener varias funciones con un concentrador incorporado que asegura su conexión a un puerto. Estos dispositivos host combinados son concentradores con dispositivos funcionales conectados permanentemente. Cada función proporciona información de configuración que describe las capacidades y los requisitos de recursos del CP. Antes de su uso, la función debe ser configurada por el host, se le debe asignar ancho de banda del canal y se deben seleccionar las opciones de configuración. Ejemplos de funciones son: Punteros: ratón, tableta, lápiz óptico. Dispositivos de entrada: teclado o escáner. Dispositivo de salida impresora, parlantes (digital). Adaptador de teléfono RDSI Centro Elemento clave del sistema PnP en la arquitectura USB. El hub es un concentrador de cables. Los puntos de conexión se llaman puertos centro. Cada hub convierte un punto de conexión en muchos. La arquitectura permite la conexión de varios hubs. Cada centro tiene uno puerto ascendente}, diseñado para conectarse a un host o hub de nivel superior. Los puertos restantes son aguas abajo (Puertos aguas abajo), Diseñado para conectar funciones o concentradores de nivel inferior. El concentrador puede reconocer si los dispositivos están conectados o desconectados de los puertos y controlar el suministro de energía a sus segmentos. Cada puerto se puede habilitar o deshabilitar y configurar para una velocidad de baudios completa o limitada. El centro proporciona aislamiento de los segmentos de baja velocidad de los de alta velocidad. Los concentradores pueden controlar el suministro de energía a los puertos posteriores; Se prevé la fijación de un límite a la corriente consumida por cada puerto.
sistema USB se divide en tres niveles con ciertas reglas de interacción. Un dispositivo USB contiene una parte de interfaz, una parte de dispositivo y una parte funcional. El host también se divide en tres partes: interfaz, sistema y software del dispositivo. Cada parte es responsable sólo de una cierta gama de tareas; la interacción lógica y real entre ellas se ilustra en la figura. 7.1. La estructura considerada incluye los siguientes elementos: dispositivo físico USB un dispositivo en el autobús que realiza funciones de interés para el usuario final. Software de cliente Software específico del dispositivo que se ejecuta en la computadora host. Puede ser parte del sistema operativo o un producto especial. SW del sistema USB Soporte de sistema USB independiente de dispositivos específicos y software de cliente. USB Host Controller hardware y software para conectar dispositivos USB a la computadora host. Interfaz física El estándar USB define las especificaciones eléctricas y mecánicas del autobús. Las señales de información y una tensión de alimentación de 5 V se transmiten a través de un cable de cuatro hilos. Se utiliza un método diferencial para transmitir señales D+ y D a través de dos cables. Los niveles de señal del transmisor en modo estático deben estar por debajo de 0,3 V (nivel bajo) o por encima de 2,8 V (nivel alto). Los receptores pueden soportar un voltaje de entrada entre 0,5...+3,8 V. Los transmisores deben poder cambiar a un estado de alta impedancia para la transmisión bidireccional semidúplex a través de un par de cables. La transmisión de dos hilos en USB no se limita a señales diferenciales. Además del receptor diferencial, cada dispositivo dispone de receptores lineales para señales D+ y D-, y los transmisores de estas líneas se controlan individualmente. Esto hace posible distinguir entre más de dos estados de línea utilizados para establecer una interfaz de hardware. Estados DifO и Dif1 están determinadas por la diferencia de potencial en las líneas D+ y D de más de 200 mV, siempre que en una de ellas el potencial sea superior al umbral de respuesta VSE. Una condición en la que ambas entradas D+ y D son bajas se llama cero lineal (SEO-cero de un solo extremo). La interfaz define los siguientes estados: Estado de datosJ и datos a estado estado del bit transmitido (o simplemente J и A), se definen a través de estados DifO и Dif1. Estado inactivo pausa del autobús. Estado resumido Señal de "despertar" para despertar el dispositivo del modo de suspensión. Comienzo del paquete (SOP) inicio del paquete (transición desde Estado inactivo en K). Fin del paquete (EOP) final del paquete. Desconectar el dispositivo está desconectado del puerto. CONTACTO el dispositivo está conectado al puerto. Reanudar reinicio del dispositivo. Los estados están determinados por combinaciones de señales diferenciales y lineales; para velocidades de estado completo y bajo DifO и Dif1 tienen el propósito opuesto. En decodificación estatal Desconectar, Conectar и Reanudar Se tiene en cuenta el tiempo que las líneas están en determinados estados (más de 2,5 ms). El autobús tiene dos modos de transmisión. a toda velocidad La transmisión de señal USB es de 12 Mbit/s, bajo 1,5 Mbit/s. Para velocidad máxima, se utiliza un cable de par trenzado blindado con una impedancia de 90 ohmios y una longitud de segmento de hasta 5 m, para baja velocidad, se usa un cable sin blindaje sin blindaje de hasta 3 m. Los cables y dispositivos de baja velocidad son más baratos que los de alta -los de velocidad. Un mismo sistema puede utilizar ambos modos simultáneamente; La conmutación de dispositivos se realiza de forma transparente. La velocidad baja está diseñada para trabajar con una pequeña cantidad de PU que no requieren alta velocidad. La velocidad utilizada por un dispositivo conectado a un puerto específico la determina el concentrador en función de los niveles de señal en las líneas D+ y D-, polarizadas por las resistencias de carga R2 de los transceptores (ver Figuras 7.2 y 7.3). Las señales de sincronización se codifican junto con los datos utilizando el método NRZI (Inversión sin retorno a cero), su trabajo se ilustra en la Fig. 7.4. Cada paquete está precedido por un campo de sincronización. SINCRONIZAR, permitiendo que el receptor sintonice la frecuencia del transmisor. El cable también cuenta con líneas VBus y GND para transmitir la tensión de alimentación de 5V a los dispositivos. La sección transversal de los conductores se selecciona de acuerdo con la longitud del segmento para garantizar un nivel de señal y tensión de alimentación garantizados.
La norma define dos tipos de conectores (ver Tabla 7.1 y Fig. 7.5).
Conectores tipo "A" utilizado para conectarse a concentradores (Conector aguas arriba). Los enchufes se instalan en cables que no se pueden desconectar de los dispositivos (por ejemplo, teclado, mouse, etc.). Los gatos están instalados en los puertos aguas abajo. (Puerto aguas abajo) centros Conectores tipo B (conector aguas abajo) instalado en dispositivos de los que se puede desconectar el cable de conexión (impresoras y escáneres). La pieza de acoplamiento (enchufe) se instala en el cable de conexión, cuyo extremo opuesto tiene un enchufe tipo "A". Los conectores de tipo “A” y “B” difieren mecánicamente (Fig. 7.5), lo que elimina conexiones en bucle inaceptables de los puertos del concentrador. Los conectores de cuatro clavijas están codificados para evitar una conexión incorrecta. El diseño de los conectores garantiza una conexión tardía y una desconexión temprana de los circuitos de señal en comparación con los circuitos de alimentación. Para reconocer el conector USB, se coloca una designación simbólica estándar en el cuerpo del dispositivo.
Potencia del dispositivo USB posible desde cable (dispositivos alimentados por bus) o desde su propia fuente de alimentación (Dispositivos Autoalimentados). El host proporciona energía a las unidades de control conectadas directamente a él. Cada concentrador, a su vez, proporciona energía a los dispositivos conectados a sus puertos descendentes. Bajo algunas restricciones de topología, se permite el uso de concentradores alimentados por bus. En la Fig. La Figura 7.6 muestra un ejemplo de un diagrama de conexión de un dispositivo USB. Aquí el teclado, el lápiz y el ratón pueden funcionar con alimentación por bus.
Modelo de transferencia de datos Cada dispositivo USB es una colección de dispositivos independientes puntos finales (Endpoint), s con el que el controlador host intercambia información. Los puntos finales se describen mediante los siguientes parámetros: frecuencia requerida de acceso al autobús y retrasos aceptables en el servicio; ancho de banda del canal requerido; número de punto; requisitos de manejo de errores; tamaños máximos de paquetes transmitidos y recibidos; tipo de cambio; Dirección de intercambio (para intercambios continuos e isócronos). Cada dispositivo debe tener un punto final numerado 0, que se utiliza para la inicialización, la gestión general y el sondeo de su estado. Este punto siempre se configura cuando se enciende la alimentación y el dispositivo está conectado al bus. Admite transferencias de tipo "control" (ver más abajo). Además del punto cero, los dispositivos funcionales pueden tener puntos adicionales que implementan el intercambio de datos útiles. Los dispositivos de baja velocidad pueden tener hasta dos puntos adicionales, los dispositivos de velocidad completa pueden tener hasta 16 puntos de entrada y 16 puntos de salida (límite de protocolo). Los puntos no se pueden utilizar hasta que estén configurados (se establece el canal asociado a ellos). Canal {Tubería) USB se refiere al modelo de transferencia de datos entre el controlador host y el punto final (Punto final) dispositivos. Hay dos tipos de canales: flujos (Corriente) y mensajes (mensaje). Caudal entrega datos de un extremo del canal al otro, siempre es unidireccional. Se puede utilizar el mismo número de punto final para dos canales de flujo de entrada y salida. Un hilo puede implementar los siguientes tipos de comunicación: continua, isócrona e interrumpida. La entrega siempre se realiza por orden de primero en entrar, primero en salir (FIFO); Desde una perspectiva USB, los datos de la transmisión no están estructurados. mensajes tener un formato definido por la especificación USB. El host envía una solicitud al punto final, después de lo cual se envía (recibe) un paquete de mensajes, seguido de un paquete que contiene la información de estado del punto final. Normalmente, el siguiente mensaje no se puede enviar antes de que se procese el anterior, pero al gestionar errores, es posible restablecer los mensajes no gestionados. La mensajería bidireccional se dirige al mismo punto final. Sólo se utilizan intercambios de tipo de control para entregar mensajes. Los canales tienen características asociadas con el punto final (ancho de banda, tipo de servicio, tamaño de búfer, etc.). Los canales se crean al configurar dispositivos USB. Hay un canal de mensajes para cada dispositivo habilitado (Tubería de control 0), que transporta información de configuración, control y estado. Tipos de transferencia de datos USB admite modos de comunicación unidireccionales y bidireccionales. La transferencia de datos se produce entre el software del host y el punto final del dispositivo. Un dispositivo puede tener varios puntos finales y la comunicación con cada uno de ellos (canal) se establece de forma independiente. La arquitectura USB permite cuatro tipos básicos de transferencia de datos: Transferencias de control, Se utiliza para la configuración durante la conexión y durante el funcionamiento para la gestión de dispositivos. El protocolo proporciona entrega de datos garantizada. La longitud del campo de datos del mensaje de control no supera los 64 bytes a máxima velocidad y los 8 bytes a baja velocidad. Transferencias de datos masivas Paquetes relativamente grandes sin requisitos estrictos de tiempo de entrega. Las transmisiones ocupan todo el ancho de banda disponible del bus. Los paquetes tienen un campo de datos de 8, 16, 32 o 64 bytes. Estas marchas tienen la prioridad más baja y pueden suspenderse cuando el autobús está muy cargado. Permitido solo a máxima velocidad de transmisión. Interrupciones transferencias cortas (hasta 64 bytes a máxima velocidad, hasta 8 bytes a baja velocidad), como caracteres de entrada o coordenadas. Las interrupciones son de naturaleza espontánea y no deben ser atendidas más lentamente que lo requerido por el dispositivo. El límite de tiempo de servicio se establece en el rango de 1 a 255 ms para velocidad máxima y de 10 a 255 ms para velocidad baja. Transferencias isócronas transmisiones continuas en tiempo real que ocupan una parte negociada previamente del ancho de banda del bus y tienen un retraso de entrega específico. Si se detecta un error, los datos isócronos se transmiten sin repetición; los paquetes no válidos se ignoran. Un ejemplo es la transmisión de voz digital. El ancho de banda está determinado por los requisitos de calidad de la transmisión y el retraso en la entrega puede ser crítico, por ejemplo, cuando se implementan teleconferencias. El ancho de banda del bus se divide entre todos los canales instalados. El ancho de banda asignado se asigna a un canal, y si el establecimiento de un nuevo canal requiere un ancho de banda que no se ajusta a la asignación existente, se rechaza la solicitud de asignación de canal. La arquitectura US B proporciona almacenamiento en búfer interno para todos los dispositivos y cuanto más ancho de banda requiera un dispositivo, mayor debe ser su búfer. El USB debe proporcionar transferencia de datos a una velocidad tal que el retraso de datos en el dispositivo causado por el almacenamiento en búfer no supere unos pocos milisegundos. Las transferencias isócronas se clasifican según la forma en que los puntos finales de las fuentes o destinatarios de datos se sincronizan con el sistema: existen clases de dispositivos asíncronos, síncronos y adaptativos, cada uno de los cuales tiene su propio tipo de canal USB. Protocolo Todos los intercambios (transacciones) vía USB constan de tres paquetes. Cada transacción planificado e iniciado por el controlador, que envía paquete-token {Paquete de token). Describe el tipo y la dirección de la transferencia, la dirección del dispositivo USB y el número de punto final. En cada transacción, el intercambio sólo es posible entre el dispositivo direccionado (su punto final) y el host. El dispositivo direccionado por el marcador reconoce su dirección y se prepara para el intercambio. La fuente de datos (identificada por el token) transmite un paquete de datos (o una notificación de que no hay datos para transmitir). Después de recibir exitosamente el paquete, el receptor de datos envía paquete de acuse de recibo (paquete de protocolo de enlace). La programación de transacciones proporciona control sobre los canales de flujo. A nivel de hardware, utilizando el abandono de transacciones (No) En caso de una intensidad de transmisión inaceptable, protege los buffers contra el desbordamiento en la parte superior e inferior. Los tokens de transacciones rechazadas se retransmiten cuando el autobús está libre. La gestión de flujo le permite programar de manera flexible el servicio de flujos de datos heterogéneos simultáneos. Tolerancia a errores proporciona las siguientes propiedades USB: Alta calidad de señal lograda a través de receptores/transmisores diferenciales y cables blindados. Protección de campos de control y datos con códigos CRC. Detecta la conexión y desconexión de dispositivos y configura recursos a nivel del sistema. Protocolo de autorreparación con tiempo de espera cuando se pierden paquetes. Control de flujo para isocronía y gestión de buffers de hardware. Independencia de funciones de intercambios fallidos con otras funciones. Para detectar errores de transmisión, cada paquete tiene campos de verificación CRC para detectar todos los errores de bit simple y doble. El hardware detecta errores de transmisión y el controlador intenta automáticamente la transmisión tres veces. Si los reintentos no tienen éxito, se informa un mensaje de error al software del cliente. Formatos de paquetes Los bytes se transfieren a través del bus de forma secuencial, comenzando con el bit menos significativo. Todos los paquetes están organizados en paquetes. Cada paquete comienza con un campo de sincronización, que está representado por una secuencia de estados. KJKJKJKK (codificado NRZI) siguiendo el estado Inicio. los dos últimos bits (control de calidad) son el inicio del marcador de paquete SOP utilizado para identificar el primer bit del identificador del paquete PID El ID del paquete es un campo de 4 bits PID[3:0], identificando el tipo de paquete (Tabla 7.2), seguido de los mismos 4 bits, pero invertidos, como bits de control.
En bolsas de rotuladores EN, CONFIGURACIÓN и OUT los siguientes son campos de dirección: Dirección de función de 7 bits y dirección de punto final de 4 bits. Permiten direccionar hasta 127 funciones USB (la dirección cero se utiliza para la configuración) y 16 puntos finales por función. El paquete SOF tiene 11 bits. Campo de número de fotograma, incrementado secuencialmente (cíclicamente) para el siguiente fotograma. Campo de datos Puede tener un tamaño de 0 a 1023 bytes enteros. El tamaño del campo depende del tipo de transmisión y se negocia cuando se establece el canal. Campo sks-cola presente en todos los tokens y paquetes de datos, protege todos los campos en el paquete excepto PID Los CRC para tokens (5 bits) y datos (11 bits) se calculan mediante diferentes fórmulas. Cada transacción la inicia el controlador del host enviando un token y finaliza con un paquete de protocolo de enlace. La secuencia de paquetes en las transacciones se ilustra en la Fig. 7.7. El controlador de host organiza los intercambios con los dispositivos según su plan de asignación de recursos. El controlador genera cíclicamente (con un período de 1 ms) marcos (marcos), en el que encajan todas las transacciones programadas. Cada cuadro comienza enviando un token SOF (Inicio del cuadro), que es una señal de sincronización para todos los dispositivos, incluidos los concentradores. Al final de cada cuadro, se asigna un intervalo de tiempo. EOF (fin del cuadro) durante el cual los concentradores prohíben la transmisión hacia el controlador. Cada cuadro tiene su propio número. El controlador de host opera un contador de 32 bits, pero solo transmite los 11 bits inferiores del token SOF. El número de fotograma aumenta (cíclicamente) durante EOF. El host programa la carga de tramas para que siempre haya espacio para controlar e interrumpir las transacciones. El tiempo libre se puede llenar con transmisiones continuas (Transferencias a Granel).
para transmisión isócrona La sincronización de dispositivos y controlador es importante. Hay tres opciones: sincronización del generador interno del dispositivo con marcadores SOF; ajustar la velocidad de fotogramas a la frecuencia del dispositivo; hacer coincidir la velocidad de transmisión (recepción) del dispositivo con la velocidad de fotogramas. Por supuesto, es posible ajustar la velocidad de fotogramas del controlador para igualar la frecuencia de sincronización interna de un solo dispositivo. El ajuste se realiza a través de un mecanismo de retroalimentación, que le permite cambiar el período del cuadro dentro de un intervalo de ±1 bit. 1.2. Configuración del sistema USB admite conexión y desconexión dinámica de dispositivos. La numeración de dispositivos de bus es un proceso continuo que rastrea los cambios en la topología física. Todos los dispositivos están conectados a través de puertos hub. Los concentradores detectan la conexión y desconexión de dispositivos a sus puertos e informan el estado de los puertos cuando lo solicita el controlador. El host habilita el puerto y se dirige al dispositivo a través del canal de control usando cero dirección USB predeterminada. Durante la conexión inicial o después de un reinicio, todos los dispositivos se direccionan de esa manera. El host determina si el dispositivo recién conectado es un concentrador o una función y le asigna dirección única USB. El anfitrión crea un canal de control. (Tubería de control) con este dispositivo utilizando la dirección asignada y el número de destino cero. Si el nuevo dispositivo es un concentrador, el host determina los dispositivos conectados a él, les asigna direcciones y configuraciones. vierte canales. Si el nuevo dispositivo es una función, el administrador de USB envía la notificación de conexión al software interesado. Cuando se desconecta un dispositivo, el concentrador desactiva automáticamente el puerto correspondiente e informa la desconexión al controlador, que elimina información sobre este dispositivo de todas las estructuras de datos. Si un concentrador se desconecta, el proceso de eliminación se realiza para todos los dispositivos conectados a él. Si una función está deshabilitada, se envía una notificación al software correspondiente. numeración de dispositivos, conectado al autobús (Enumeración de autobuses), ocurre dinámicamente a medida que se conectan (o encienden) sin la intervención del usuario o del software del cliente. El procedimiento de numeración se realiza de la siguiente manera: 1. El concentrador al que está conectado el dispositivo informa al host sobre el cambio en el estado de su puerto respondiendo a una encuesta de estado. A partir de este momento el dispositivo entra en estado Se adjunta (conectado) y el puerto al que se conectó está en el estado Discapacitado. 2. El host verifica el estado del puerto. 3. Habiendo reconocido el puerto al que está conectado el nuevo dispositivo, el host da la orden de restablecer y habilitar el puerto. 4. El concentrador genera una señal de reinicio para este puerto (10 ms) y lo cambia al Habilitado El dispositivo conectado puede consumir hasta 100 mA de corriente del bus. El dispositivo entra en estado. Motorizado (se aplica energía), todos sus registros se restablecen a su estado original y responde al acceso a la dirección cero. 5. Hasta que el dispositivo reciba una dirección única, se puede acceder a él a través del canal de espera, a través del cual el controlador del host determina el tamaño máximo permitido del campo de datos del paquete. 6. El host le dice al dispositivo su dirección única y se pone en estado. Dirigido (direccionado a). 7. El host lee la configuración del dispositivo, incluido el consumo de corriente declarado del bus. La lectura puede tardar varios fotogramas. 8. Según la información recibida, el host configura todos los puntos finales disponibles de este dispositivo, que se transfiere al estado Configurado (configurado). El concentrador ahora permite que el dispositivo consuma toda la corriente especificada en la configuración del bus. El dispositivo está listo. Cuando un dispositivo se desconecta del bus, el concentrador notifica al host y el puerto se desactiva y el host actualiza su información de topología actual. 1.3. Características y concentradores de dispositivos USB Las capacidades del bus USB permiten utilizarlo para conectar una variedad de dispositivos. Sin tocar las propiedades "útiles" de la unidad de control, nos detendremos en su parte de interfaz, conectada al bus USB. Todos los dispositivos deben admitir el conjunto de operaciones comunes que se enumeran a continuación. Conexión y desconexión dinámica. Estos eventos son monitoreados por el concentrador, que los informa al controlador del host y reinicia el dispositivo conectado. El dispositivo debe responder a la dirección cero después de una señal de reinicio y no está configurado ni suspendido. Después de asignar una dirección de la cual es responsable el controlador host, el dispositivo debe responder solo a su dirección única. Configurando dispositivos realizados por el host es necesario para su uso. La configuración suele utilizar información leída del propio dispositivo. Un dispositivo puede tener múltiples interfaces, cada una con su propio punto final que representa la función del dispositivo para el host. Una interfaz en una configuración puede tener conjuntos alternativos de características; El cambio de conjuntos es compatible con el protocolo. Para admitir controladores adaptables, los descriptores de dispositivos e interfaces tienen campos de clase, subclase y protocolo. Transferencia de datos posible a través de uno de los cuatro tipos de transmisiones (ver arriba). Para los puntos finales que permiten diferentes tipos de transferencias, solo uno de ellos está disponible después de la configuración. Gestión de la energía Es una función USB muy avanzada. Para dispositivos alimentados por bus, la potencia es limitada. Cuando está conectado, cualquier dispositivo no debe consumir una corriente superior a 100 mA del bus. La corriente de funcionamiento (no más de 500 mA) se declara en la configuración y, si el concentrador no puede proporcionar al dispositivo la corriente declarada, no se configura y, por lo tanto, no se puede utilizar. El dispositivo USB debe ser compatible suspensión (modo suspendido), en el que su consumo actual no supere los 500 μA. El dispositivo debería suspenderse automáticamente cuando cese la actividad del autobús. Oportunidad Activación remota Permite que un dispositivo suspendido envíe una señal a la computadora host, que también puede estar en estado suspendido. La función de activación remota se describe en la configuración del dispositivo. Esta función puede desactivarse durante la configuración. Centro en USB, conmuta señales y suministra voltaje de alimentación, y también monitorea el estado de los dispositivos conectados a él, notificando al host sobre los cambios. El concentrador consta de dos partes del controlador. (Controlador de concentrador) y repetidor (Repetidor concentrador). Reloj de repetición Es una clave administrada que conecta el puerto de salida al puerto de entrada. Tiene soporte para restablecer y pausar la señalización. Controlador Contiene registros para la interacción con el anfitrión. Se accede a los registros mediante comandos específicos para acceder al centro. Los comandos le permiten configurar el concentrador, administrar puertos descendentes y monitorear su estado. puertos aguas abajo Los centros pueden estar en los siguientes estados: Motorizado (^(apagado) no se suministra energía al puerto (solo es posible para concentradores que cambian nutrición). Los buffers de salida se colocan en un estado de alta impedancia y las señales de entrada se ignoran. Desconectado (desconectado) el puerto no transmite señales en ninguna dirección, pero es capaz de detectar la conexión de un dispositivo (por ningún estado SEO dentro de 2,5 µs). Entonces el puerto entra en estado Discapacitado, y por niveles de señal de entrada {diferenciaO o Dif1 capaz de inactivo) Determina la velocidad del dispositivo conectado. sDiscapacitado (deshabilitado) el puerto transmite solo una señal de reinicio (por comando del controlador), las señales del puerto (excepto la detección de apagado) no se perciben. Tras la detección de disparo (estado de 2,5 µs) SEO) el puerto entra en estado Desconectar, y si el concentrador "dormido" detecta un apagado, se enviará una señal al controlador currículum. w Habilitado (habilitado) el puerto transmite señales en ambas direcciones. Tras el comando del controlador o cuando se detecta un error de trama, el puerto entra en el estado Discapacitado, y ante la detección de un viaje al estado Desconectar. Suspendido El puerto (suspendido) envía una señal para ponerlo en estado detenido (modo de suspensión). Si el concentrador está en estado activo, las señales no pasan a través del puerto en ninguna dirección. Sin embargo, el centro "dormido" percibe señales de cambios en el estado de los puertos no prohibidos, enviando señales de "despertador" desde el dispositivo activado incluso a través de una cadena de centros "dormidos". El estado de cada puerto lo identifica el controlador del concentrador mediante registros separados. Hay un registro general, cuyos bits reflejan el hecho de que el estado de cada puerto ha cambiado (fijado durante FEO). Esto permite que el controlador del host descubra rápidamente el estado del concentrador y, si se detectan cambios mediante transacciones especiales, aclare el estado. 1.4. Controlador de host La computadora host se comunica con los dispositivos a través del controlador. El anfitrión tiene las siguientes responsabilidades: Detección de conexión y desconexión de dispositivos USB; manipulación del flujo de control entre dispositivos y el host; gestión del flujo de datos; recopilación de estadísticas; asegurando el ahorro de energía mediante unidades de control conectadas. El software del sistema controlador gestiona la interacción entre los dispositivos y su software que se ejecuta en la computadora host para coordinar: numeración y configuración de dispositivos; transferencias de datos isócronas; transferencias de datos asíncronas; gestión de energía; información sobre la gestión de dispositivos y autobuses. Siempre que sea posible, el software USB utiliza el software del sistema informático host existente, como Advanced Power Management, para gestionar el consumo de energía. 2. IEEE 1394-FireWire El estándar High Performance Serial Bus, oficialmente llamado IEEE 1394, se adoptó en 1995. El objetivo era crear un bus que no fuera inferior a los buses paralelos estándar modernos, al mismo tiempo que reducía significativamente el costo y aumentaba la facilidad de conexión (debido a la transición a una interfaz en serie). Estándar basado en autobús alambre de fuego, utilizado por Apple Computer como una alternativa de bajo costo a SCSI en computadoras Macintosh y PowerMac. El nombre FireWire ahora se aplica a las implementaciones IEEE 1394 y coexiste con la abreviatura 1394. Beneficios de FireWire antes que otros autobuses de serie: ¿s? Multifuncionalidad: el bus proporciona comunicación digital para hasta 63 dispositivos sin el uso de equipos adicionales (hubs). Las videocámaras digitales, los escáneres, las impresoras, las cámaras de videoconferencia y las unidades de disco pueden intercambiar datos no solo con una PC, sino también entre sí. FireWire, por iniciativa de VESA, también está posicionado para “redes domésticas”. Los altos tipos de cambio y las transmisiones isócronas permiten incluso en el nivel básico (100 Mbit/s) transmitir simultáneamente dos canales de vídeo (30 cuadros por segundo) de calidad de transmisión y una señal de audio estéreo con calidad de CD. s§ Bajo coste de componentes y cables. si Fácil de instalar y usar. FireWire amplía el sistema pnp. Los dispositivos se reconocen y configuran automáticamente cuando están habilitados/deshabilitados. La alimentación del bus (corriente de hasta 1,5 A) permite que la unidad de control se comunique con el sistema incluso cuando su alimentación está apagada. No sólo un PC, sino también otros dispositivos “inteligentes”, como un vídeo, pueden controlar el bus y otros dispositivos. 2.1. Estructura e interacción de dispositivos de bus. La norma 1394 define dos categorías de autobuses: autobuses de cable y autobuses cruzados. (Plano trasero). debajo llantas cruzadas Normalmente se refiere a interfaces paralelas que conectan los subsistemas internos de un dispositivo conectado a un cable 1394. A diferencia del USB, que está controlado por un único controlador de host, el estándar 1394 permite conectar dispositivos peer-to-peer a una red. Una red puede estar formada por muchos autobuses conectados por puentes. Dentro del mismo bus, los dispositivos se conectan mediante cables de conexión sin el uso de dispositivos adicionales. Puentes Son dispositivos inteligentes especiales. La tarjeta de interfaz de bus FireWire para PC es un puente PCI 1394. Los puentes también incluyen conexiones desde el bus de cable 1394 a los cruces de dispositivos, se permite el direccionamiento de nodos de red de 16 bits. Hasta 63 dispositivos en cada bus, direccionados por un campo de ID de nodo de 6 bits. El campo de identificador de bus de 10 bits permite hasta 1023 puentes en el sistema, conectando buses de diferentes tipos. teleférico Es una red que consta de nodos y puentes de cables. La topología flexible le permite construir redes que combinan arquitecturas de árbol y cadena (Fig. 7.9). Cada nodo suele tener tres conectores iguales. Se permiten múltiples opciones de conexión de dispositivos, con las siguientes restricciones: ssi entre cualquier par de nodos no puede haber más de 16 segmentos de cable; la longitud de un segmento de cable estándar no debe exceder los 4,5 m; 2. La longitud total del cable no debe exceder los 72 m (el uso de un cable de mayor calidad permite relajar esta limitación). Es posible que algunos dispositivos solo tengan un conector, lo que limita las posibles opciones de ubicación. El estándar permite hasta 27 conectores en un solo dispositivo.
El estándar prevé la conexión de nodos mediante un cable de 6 hilos encerrado en un blindaje común. Se utilizan dos pares trenzados para transmitir señales (separados para el receptor y el transmisor), se utilizan dos cables para alimentar los dispositivos (8-40 V, hasta 1,5 A). Para el aislamiento galvánico de la interfaz, se utilizan transformadores (voltaje de aislamiento de hasta 500 V) o condensadores (en dispositivos económicos con voltaje de aislamiento de hasta 60 V con respecto al cable común). En la figura se da una idea de los conectores. 7.10. Algunos dispositivos (las videocámaras Sony DCRVX700 y DCR-VX1000, así como el DHR-1000 DVCR) tienen solo un conector más pequeño de 4 pines, que solo implementa circuitos de señal. Estos dispositivos se conectan al bus mediante un cable adaptador especial sólo como dispositivos finales (aunque es posible utilizar adaptadores-divisores especiales). El estándar 1394 define tres posibles frecuencias para la transmisión por cable: 98,304, 196,608 y 393,216 Mbps, que se redondean a 100, 200 y 400 Mbps. Las frecuencias en el estándar se designan como S100, S200 и S400 respectivamente. Los dispositivos de consumo suelen admitir S100, la mayoría de los adaptadores permiten S200. Se pueden conectar al mismo bus dispositivos diseñados para diferentes velocidades. El intercambio se producirá a la velocidad mínima para todos los nodos activos. Sin embargo, si el controlador host implementa una topología y un mapa de velocidad (Topología_mar и Velocidad_Mapa), Es posible utilizar varias frecuencias en un bus, de acuerdo con las capacidades de un par particular que participa en la central. El sistema permite la conexión y desconexión dinámica (en caliente) de dispositivos. Identificadores conectables Los dispositivos se asignan automáticamente, sin intervención del usuario. Los cambios en la topología (la composición de los dispositivos conectados) son monitoreados automáticamente por el bus y transmitidos al software de control. Protocolo IEEE 1394 El protocolo 1394 se implementa en tres niveles (Fig. 7.11). Capa de transacción convierte paquetes en datos proporcionados a las aplicaciones y viceversa. Implementa un protocolo de solicitud-respuesta conforme a ISO/IEC 13213:1994 (ANSI/IEEE 1212, ediciones 1994), arquitecturas CSR (Registro de estado y control) para buses de microcomputadoras (lectura, escritura, bloqueo). Esto facilita que el bus 1394 se comunique con los buses paralelos estándar. Capa de enlace forma paquetes a partir de datos de la capa física y realiza transformaciones inversas. Garantiza que los nodos intercambien datagramas con confirmaciones. La capa es responsable de transmitir paquetes y gestionar transferencias isócronas. Capa fisica Genera y recibe señales de bus. Proporciona inicialización y arbitraje, asumiendo que sólo un transmisor está funcionando en cualquier momento. La capa pasa flujos de datos y niveles de señal del bus serie a la capa superior. Entre estos niveles es posible el aislamiento galvánico, en el que los chips de la capa física son alimentados por el bus. El aislamiento galvánico es necesario para evitar circuitos comunes parásitos que puedan aparecer a través de los cables de tierra de protección de las fuentes de alimentación. El hardware FireWire normalmente consta de dos chips transceptores de capa física dedicados. Transceptor PHY y puente de enlace de autobús Chip de enlace. La comunicación entre ellos es posible, por ejemplo, a través de la interfaz IBM-Apple LINK-PHY. Los microcircuitos de nivel de comunicación realizan todas las funciones de su nivel y algunas de las funciones del nivel. transacciones, el resto de la capa de transacción se ejecuta en software.
Conectores La figura. 7.11. Estructura de tres capas de FireWire Gestión de autobuses El protocolo 1394 tiene un mecanismo flexible para gestionar la comunicación entre diferentes dispositivos. Esto no requiere la presencia de un PC u otro controlador de bus en el bus. La gestión incluye tres servicios: maestro de ciclo, envío de paquetes de difusión de inicio de trama (requeridos para intercambios isócronos). Administrador de recursos isócrono, si algún nodo soporta intercambio isócrono (para vídeo y audio digital). Controlador de bus opcional (Bus Master) puede ser una PC o un DVR de edición. Tras el reinicio, se determina la estructura del bus, se asignan direcciones físicas a cada nodo y se arbitra el bucle maestro, el administrador de recursos isócrono y el controlador del bus. Un segundo después del reinicio, todos los recursos quedan disponibles para su uso posterior. La ventaja fundamental del bus es que no es necesario ningún controlador. Cualquier dispositivo transmisor puede recibir una franja de tráfico isócrono y comenzar a transmitir con una señal desde un control remoto o autónomo, el receptor "escuchará" esta información. Si existe un controlador (PC), el software correspondiente puede controlar el funcionamiento de los dispositivos, implementando, por ejemplo, un estudio de edición de vídeo digital no lineal. Transporte de datos isócrono El transporte isócrono del bus 1394 proporciona un rendimiento garantizado y una latencia limitada para la transmisión de alta velocidad a través de múltiples canales. El administrador de recursos isócrono contiene un registro. ANCHO DE BANDA^DISPONIBLE, que determina la disponibilidad del ancho de banda restante para nodos con transmisión isócrona. Tras el reinicio, el nodo recién surgido con transmisión isócrona solicita la asignación de ancho de banda. El vídeo digital, por ejemplo, requiere un ancho de banda de 30 Mbit/s (25 Mbit/s para datos de vídeo y 3-4 Mbit/s para audio, sincronización y encabezados de paquetes). El ancho de banda se mide en unidades de asignación especiales, cuyo número es 125 en un ciclo de 6144 ms. Una unidad tarda unos 20 ns, lo que corresponde al tiempo necesario para transmitir una cuatrillizo (Quadlet) a 1600 Mbps. cuatrillizo (palabra de 32 bits) es la unidad de transferencia de datos en el bus. 25 ms del ciclo están reservados para tráfico asíncrono, por lo que el valor inicial del registro después del reinicio es 4915 unidades. EN S100 dispositivos de video digital solicitan alrededor de 1800 unidades, en S200 alrededor de 900. Si la banda correspondiente no está disponible, el dispositivo que la solicita repetirá periódicamente la solicitud. El gestor de recursos isócrono asigna a cada nodo isócrono un número de canal (0-63) de entre los disponibles (registro CANALES_DISPONIBLES). Es el identificador de paquete isócrono. Cuando un intercambio isócrono resulta innecesario para un nodo, éste debe liberar su ancho de banda y número de canal. La información de control se intercambia a través de un canal asíncrono. 2.2. Sinónimos y adiciones al estándar IEEE 1394 El bus IEEE 1394 tiene muchos alias: Estándar IEEE 1394-1995 para un bus serie de alto rendimiento es el nombre completo del documento que describe el estándar actualmente vigente. FireWire es una marca registrada de la implementación de IEEE-1394 por parte de Apple Computer, Inc. P1394 es el nombre de la versión preliminar de IEEE-1394 (antes de su adopción en diciembre de 1995). DigitalLink es una marca comercial de Sony Corporation utilizada en relación con la implementación de IEEE-1394 en cámaras digitales. MultiMedia Connection es el nombre utilizado en el logotipo de la 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA). Dado que Apple ha estado desarrollando el concepto FireWire desde 1986, el nombre FireWire es el sinónimo más común de IEEE 1394. Además del estándar principal IEEE 1394-1995, existen varias modificaciones: 1394a se considera un documento de limpieza, que llena algunos de los vacíos en el estándar original y tiene cambios menores (como una operación de reinicio más rápida en el autobús). Los productos 1394a son compatibles con dispositivos lanzados antes de la adopción del estándar principal. La versión se introdujo para aumentar la velocidad a 800 Mbit/s y más; las versiones de alta velocidad también se incluyen en 1394b. 1394.1 define el conector de 4 hilos y establece el estándar para puentes de bus. 1394.2 está pensado como un estándar para conectar un grupo de estaciones con una tasa de cambio de 1 Gbit/s y superior, Incompatible con 1394. Este estándar surge de IEEE 1596 SCI (Interfaz coherente escalable) para supercomputación y a veces se denomina Expreso en serie o SCILita. La interfaz de señalización 1394.2 es similar a FCAL y permite topología de anillo, prohibido por la norma 1394. 2.3. Comparación de FireWire y USB Las interfaces serie FireWire y USB, aunque tienen características comunes, son tecnologías significativamente diferentes. Ambos buses proporcionan una fácil conexión de una gran cantidad de unidades de control (127 para USB y 63 para FireWire), permitiendo encender y apagar dispositivos mientras el sistema está en funcionamiento. La topología de ambos buses es bastante parecida. Los concentradores USB son parte del centro de control; su presencia es invisible para el usuario. Ambos buses tienen líneas eléctricas para dispositivos, pero la capacidad de energía para FireWire es significativamente mayor. Ambos buses soportan el sistema PnP (configuración automática on/off) y eliminan el problema de escasez de direcciones, canales DMA e interrupciones. El ancho de banda y la gestión del bus son diferentes. USB enfocado a unidades de control conectadas a un PC. Sus transmisiones isócronas permiten transmitir únicamente señales de audio digitales. Todas las transmisiones se controlan de forma centralizada y el PC es el nodo de control necesario situado en la raíz de la estructura del árbol del bus. Este bus no admite la conexión de varias PC. FireWire se centra en el intercambio intensivo entre cualquier dispositivo conectado a él. El tráfico isócrono le permite transmitir vídeo "en vivo". El bus no requiere control centralizado desde el PC. Es posible utilizar el bus para conectar varios PC y unidades de control a una red local. Los nuevos dispositivos de audio y vídeo digital tienen adaptadores integrados 1394. La conexión de dispositivos analógicos y digitales tradicionales (reproductores, cámaras, monitores) es posible a través de adaptadores-convertidores de interfaces y señales. Los cables y conectores FireWire uniformes y estándar reemplazan las muchas conexiones dispares entre los dispositivos electrónicos de consumo y las PC. Se multiplexan diferentes tipos de señales digitales en un bus. A diferencia de las redes Ethernet, la transmisión de flujos de datos de alta velocidad en tiempo real a través de FireWire no requiere protocolos adicionales. Además, existen instalaciones de arbitraje que garantizan el acceso al autobús en un horario determinado. El uso de puentes en redes FireWire permite aislar el tráfico de grupos de nodos entre sí. 7.3. ACCESS.Bus y interfaz de PC autobús serie ACCESO.Bus (Accessory Bus), desarrollado por DEC, es un bus para la interacción entre una computadora y sus accesorios, como un monitor (canal VESA DDC), fuentes de alimentación inteligentes (Smart Battery), etc. El bus permite dos señales y dos potencias ( Los cables de 12 V, 500 mA) pueden conectar hasta 14 dispositivos de entrada/salida, la longitud del bus puede alcanzar los 8 m. La base del hardware es la interfaz de PC, que se caracteriza por su facilidad de implementación, pero, incluso en comparación con USB, su bajo rendimiento. Por encima del protocolo de hardware del PC para ACCESS.Bus se encuentra un protocolo de software subyacente, con el que interactúan los protocolos de los distintos dispositivos conectados. Los protocolos proporcionan conexión/desconexión de dispositivos sin reiniciar el sistema operativo. La asignación de señales del conector ACCESS.Bus propuesta por VESA se muestra en la tabla. 7.3.
Interfaz K, desarrollado por Philips, ha aparecido recientemente en PC y se utiliza como bus auxiliar interno en la placa base para comunicarse con la memoria no volátil para identificar los componentes instalados (módulos de memoria DIMM). El bus se caracteriza por su extrema simplicidad de implementación, dos líneas de señal que se manejan mediante software. Para el propósito previsto, este bus actualmente solo lo utiliza el BIOS para determinar el hardware, pero el uso de una memoria de configuración reescribible abre nuevas oportunidades para vincular software a un sistema específico (más precisamente, un módulo instalado) y... para virus. . El método de acceso del software al bus aún no está estandarizado, pero si se desea, se puede "calcular" estudiando la documentación del chipset.
Interfaz serial CSS proporciona transferencia de datos bidireccional entre un par de dispositivos utilizando dos señales: datos SDA (datos en serie) y sincronización SCL (reloj en serie). En el intercambio intervienen dos dispositivos. líder (maestro) и esclavo. Cada uno de ellos puede actuar como transmisor, colocar bits de información en la línea SDA, o receptor. El protocolo de intercambio se ilustra en la Fig. 7.12. La sincronización la establece el controlador del dispositivo maestro. La línea de datos es bidireccional con salida tipo colector abierto y es controlada por ambos dispositivos de forma alterna. La frecuencia de intercambio (no necesariamente constante) está limitada a 100 kHz para el modo estándar y a 400 kHz para el modo de alta velocidad, lo que permite organizar una implementación controlada por software del controlador de interfaz. Inicio de cualquier condición de operación Inicio desencadenado por la señal SDA que va de mayor a menor cuando SCL es alto. La operación se completa transfiriendo la señal SDA de baja a alta cuando la condición SCL es alta Detener. Al transmitir datos, el estado de la línea SDA solo puede cambiar cuando el nivel SCL es bajo, los bits de datos son activados por el flanco positivo de SCL. Cada mensaje consta de 8 bits de datos generados por el transmisor (MSB se transmite primero), después de lo cual el transmisor libera la línea de datos durante un ciclo de reloj para recibir un acuse de recibo. Durante el noveno ciclo, el receptor genera un cero Bit de confirmación de acuse de recibo. Después de transmitir el bit de confirmación, el receptor puede retrasar la siguiente transmisión manteniendo baja la línea SCL. El receptor también puede ralentizar la transmisión del bus en un nivel de recepción por bit manteniendo el SCL bajo después de la caída generada por el transmisor. Cada dispositivo esclavo tiene su propia dirección, cuyo ancho predeterminado es de 7 bits. DIRECCIÓN A[6:0] transmitido por el dispositivo maestro en los bits [7:1] del primer byte, el bit 0 contiene el signo de la operación R1U (R1/U = 1 lectura, LE=Q -registro). Una dirección de 7 bits contiene dos partes: los 4 bits más significativos A[6:3] lleva información sobre el tipo de dispositivo (por ejemplo, para EEPROM 1010) y los 3 bits inferiores A[0:2] determine el número de dispositivo de este tipo. Muchos microcircuitos con interfaz de PC tienen tres entradas de dirección, al conmutarlas la dirección requerida se establece en los niveles lógicos 1 y 0. Algunos valores de dirección completos están reservados (Tabla 7.4). Una llamada general permite que un dispositivo que está encendido se anuncie en forma de transmisión. Byte Inicio diseñado para atraer la atención del procesador hacia la interfaz si está organizada de forma software (no hardware) en el dispositivo. Antes de recibir este byte, el microcontrolador del dispositivo no consulta el estado ni monitorea las señales de la interfaz. Cuando se utiliza direccionamiento de 10 bits, los bits [2:1] contienen la parte más significativa de la dirección y los 8 bits inferiores se transmitirán en el siguiente byte si el LE=0. La dirección del dispositivo esclavo y el tipo de acceso los establece el controlador al iniciar el intercambio. El intercambio con la memoria se ilustra en la Fig. 7.13. Aquí dirección de dispositivo SA[0:2], dirección de datos DA[0:7], datos D[0:7], signo de escritura W (0), signo de lectura R (1).
Habiendo cumplido la condición Comienzo, el controlador envía un byte que contiene la dirección del dispositivo y la indicación de la operación rw, y está pendiente de confirmación. En operaciones de escritura el siguiente mensaje del controlador será la dirección de 8 bits de la celda que se está escribiendo, seguida de un byte de datos (para microcircuitos con una capacidad de memoria de más de 256 bytes, la dirección de la celda se envía en dos bytes). Habiendo recibido confirmaciones, el controlador finaliza el ciclo con la condición Detener, y el dispositivo direccionado puede comenzar su ciclo de escritura interno, durante el cual no responde a las señales de la interfaz. El controlador verifica la disponibilidad del dispositivo enviando un comando de escritura (byte de dirección del dispositivo) y analizando el bit de reconocimiento, luego generando la condición Detener. Si el dispositivo responde con un bit de confirmación, significa que ha completado el bucle interno y está listo para la siguiente operación. Operación de lectura iniciado de la misma forma que un registro, pero con el signo LE=\. Es posible leer en una dirección determinada, en la dirección actual o de forma secuencial. La dirección actual se almacena en el contador interno del dispositivo esclavo; contiene la dirección de la celda que participó en la última operación, aumentada en uno. Al recibir un comando de lectura, el dispositivo emite un bit de confirmación y envía un byte de datos correspondiente a la dirección actual. El controlador puede responder con un reconocimiento y luego el dispositivo enviará el siguiente byte (lectura secuencial). Si el controlador responde a un byte de datos recibido con una condición Detener, La operación de lectura se completa (el caso de lectura en la dirección actual). El controlador establece la dirección inicial para la lectura con una operación de escritura ficticia, en la que se transmiten el byte de dirección del dispositivo y el byte de dirección de la celda, y después de la confirmación de recepción del byte de dirección, se genera nuevamente la condición. Inicio y se transmite la dirección del dispositivo, pero con una indicación de la operación de lectura. Así es como se realiza la lectura de una celda arbitraria (o secuencia de celdas). La interfaz permite que el controlador, utilizando un par de señales, acceda a cualquiera de los 8 dispositivos similares conectados a este bus y que tengan una dirección única (Fig. 7.14). Si necesita aumentar la cantidad de dispositivos, puede conectar grupos. En este caso, está permitido utilizar una señal SCL común y señales SDA separadas (bidireccionales), o una señal SDA común y señales SCL unidireccionales separadas. Para acceder a uno de varios microcircuitos (o dispositivos) que no tienen pines para configurar su propia dirección, también se utiliza la separación de líneas SCL (o SDA). El protocolo de PC permite que varios controladores compartan el mismo bus detectando colisiones y realizando arbitraje. Estas funciones se implementan de manera bastante simple: si dos transmisores intentan establecer diferentes niveles de señal lógica en la línea SDA, entonces el que establezca el nivel bajo "ganará". El transmisor monitorea los niveles de las señales que controla y si se detecta una discrepancia (transmite un nivel alto, pero "ve" uno bajo) rechaza la transmisión adicional. El dispositivo puede iniciar el intercambio sólo cuando las señales están en estado pasivo. Una colisión sólo puede ocurrir si hay un intento simultáneo de iniciar un intercambio; tan pronto como se detecta un conflicto, el transmisor "perdedor" se apagará y el "ganador" seguirá funcionando.
Apéndice A. Ingeniería de sistemas de computadoras compatibles con IBM PC Aquí consideramos la interacción de programas con adaptadores de interfaz. Se proporciona información breve sobre la arquitectura de la PC. Se describe la organización de la memoria y los espacios de E/S, el sistema de interrupción y el acceso directo a la memoria. Se puede encontrar información más detallada en el libro "IBM PC Hardware. Encyclopedia" ("Peter", 1998). A.1. espacio de memoria La estructura lógica de la memoria de la PC está determinada por el sistema de direccionamiento de los procesadores de la familia x86. Los procesadores 8086/88 utilizados en los primeros modelos de PC de IBM tenían un espacio de direcciones de 1 MB (20 bits del bus de direcciones). A partir del procesador 80286, el bus de direcciones se amplió a 24 bits, luego (386DX, 486, Pentium) a 32 y finalmente a 36 bits (Pentium Pro, Pentium II). En el modo de procesador real, utilizado en DOS, sólo está disponible formalmente 1 MB de memoria. Sin embargo, debido a un error en la emulación en modo real del procesador 8086, los procesadores 80286 y superiores tienen una dirección máxima disponible de lOFFEFh, que es (64K-16) bytes más. El área lOOOOOh-lOFFEFh se llama Área de memoria alta (HMA). Contiene parte del sistema operativo en modo real y pequeños programas residentes. Para compatibilidad total con el procesador 8086/88, hay una puerta en la línea A20 del bus de direcciones. PuertaA20, que pasa la señal del procesador o restablece por la fuerza la línea A20 del bus de direcciones del sistema. Publicación: cxem.net
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