PERI Master ACSI cours 5 - 1

Gestion des Périphériques

Année 2006 - 2007

(Transparents de F. Dromard)

PERI Master ACSI cours 5 - 2

USB

Universal Serial Bus Spécifié par Intel, Compaq, Microsoft, NEC,

Philips (standard industriel) Révision 1.1 en septembre1998 Révision 2.0 en avril 2000

Bus périphériques Plusieurs périphériques chaînés Branchement à chaud (sous tension) Détection et configuration automatique des périphériques Bus à interrogation (un seul maître)

PERI Master ACSI cours 5 - 3

USB

Débits USB 1.1

Basse vitesse (low speed) : 1,5 Mb/s ou 187,5 Ko/s Pleine vitesse (full speed) : 12 Mb/s ou 1,5 Mo/s

USB 2.0 Haute vitesse (high speed) : 480 Mb/s ou 60 Mo/s

PERI Master ACSI cours 5 - 4

USB

Cables Composés de 4 fils 3 à 4 mètres maximum selon la qualité

+V

D

D

GND

paire torsadée-

+

PERI Master ACSI cours 5 - 5

Aspects électriques

PERI Master ACSI cours 5 - 6

USB

Topologie Connexions point à point bidirectionnelles Extension par des hub Arborescence orientée Pas de boucle

Hub hôte

nœud 1nœud 2hub 2

nœud 4nœud 3 hub 3

nœud 6nœud 5

PERI Master ACSI cours 5 - 7

USB

Hub

contrôleur USBhôte

hub racine

bus pci

hub 1hub 2

device 1 device 2

device 3 device 4 device 5

PERI Master ACSI cours 5 - 8

USB

Hub : organisation interne

contrôleurde hub

switch répéteur

alimentationdonnées

PERI Master ACSI cours 5 - 9

USB

Hub : flux de données

répéteurrépéteur

flux montant(upstream)

flux descendant(downstream)

PERI Master ACSI cours 5 - 10

USB

Principe d’utilisation de la liaison En 1.1

Temps découpé en tranches de 1 ms, les «trames» USB Plusieurs périphériques servis pendant chaque ms

En 1ms transfert de 12 Kbits soit 1,5 Koctets

÷12 000

12 MHz 1 KHzT = 1 ms

PERI Master ACSI cours 5 - 11

8 KHzT = 125 µs

USB

Principe d’utilisation de la liaison En 2.0

Temps découpé en tranches de 125 µs «microtrames» Plusieurs périphériques servis par tranche

En 125 µs transfert de 60 Kbits soit 7,5 Koctets

÷60 000

480 MHz

PERI Master ACSI cours 5 - 12

USB

Organisation générale

logiciel client fonction

logiciel USBpériphériquelogique USB

contrôleur USBHôte + hub contrôleur USBLiaison

USB

Système Hôte Périphérique USB

matériel

logiciel

impression imprimante

coucheinterface

coucheUSB

PERI Master ACSI cours 5 - 13

USB

Organisation logicielle

Logiciel client

Pilote bus usb

Pilote contrôleur usb

Contrôleur USB

I/O Request Packets

IRP1 IRP2

Tr1- 0 Tr1- 1 Tr1- 2 Tr2- 0 Tr2- 1 Tr2- 2

IRP1 IRP2

Tr1- 0 Tr2- 0 Tr1- 1 Tr2- 1 Tr1- 2 Tr2- 2

1 msou

125 µs

1 msou

125 µs

1 msou

125 µs

matériel

trame 1 trame 2 trame 3

PERI Master ACSI cours 5 - 14

USB

Types de transferts Transferts de type «interruption» Transferts de blocs Transferts de contrôle Transferts isochrones

PERI Master ACSI cours 5 - 15

Types de paquets USB

Paquet jeton

Paquet de données

Paquet « handshake »

Paquet « start of frame »

PERI Master ACSI cours 5 - 16

Le champ PID

PERI Master ACSI cours 5 - 17

USB et les EndPoints

PERI Master ACSI cours 5 - 18

PERI Master ACSI cours 5 - 19

USB

Transactions (1) Toujours à l’initiative de l’hôte Composées de 1, 2 ou 3 paquets

Token packet Data packet Handshake packet

token packet data packet handshake packet

transaction

PERI Master ACSI cours 5 - 20

USB

Transactions (2) Token packet

Toujours envoyé par l’hôte Type et direction de l’échange du paquet de donnée Adresse du destinataire (fonction) SOF, SETUP, OUT, IN

PERI Master ACSI cours 5 - 21

USB

Transactions (3) Data packet

Sens d’échange défini par le token packet Contient les données échangées

Handshake packet Envoyé par celui qui a reçu les données Acceptation ou refus de l’échange ACK, NACK, STALL

La norme

PERI Master ACSI cours 5 - 22

USB

Exemples de Transactions (1)

Contrôleurhôte

clavier imprimante

Transaction 1Transaction 2

Transaction 3

Données clavier

Mémoire hôte

descripteursde transferts

1

1. Ctrl hôte prend le descripteur2. C. h. génère une transaction IN3. Clavier renvoie les données4. C. h. met les données en mémoire

2

4

3

PERI Master ACSI cours 5 - 23

USB

Exemples de Transactions (2)

Contrôleurhôte

clavier imprimante

Transaction 1

Transaction 2Transaction 3

Données clavier

Mémoire hôte

descripteursde transferts

1

1. Ctrl hôte prend le descripteur2. C. h. génère une transaction OUT3. C. h. prend les données en mémoire4. C. h. envoie les données à l’impr.

2 4

3

Données impr.

PERI Master ACSI cours 5 - 24

USB

Configuration du Bus Etat initial

Tous les ports A sont désactivés Tous les ports B répondent à

l’adresse 0. Parcours de l’arbre

Activation premier port A Interrogation Si réponse, affectation d’une

adresse ...

Ports A

Port B

Ports A

hôte

PERI Master ACSI cours 5 - 25

USB

Interface : logiciel - matériel Trois spécifications d’interfaces

UHCI : Universal Host Controller Interface. usb 1.x OHCI : Open Host Controller Interface. usb 1.x EHCI : Enhanced Host Controller Interface. usb 2.0