3.1.9. Хост-контроллер usb
Хост-компьютер общается с устройствами через контроллер.
Хост имеет следующие обязанности:
обнаружение подключения и отсоединения устройств USB;
манипулирование потоком управления между устройствами и хостом;
управление потоками данных;
сбор статистики;
обеспечение энергосбережения подключенными ПУ.
Системное ПО контроллера управляет взаимодействием между устройствами и их ПО, функционирующим на хост-компьютере, для согласования:
нумерации и конфигурации устройств;
изохронных передач данных;
асинхронных передач данных;
управления энергопотреблением;
информации об управлении устройствами и шиной.
По возможности ПО USB использует существующее системное ПО хост-компьютера - например, Advanced Power Management для управления энергопотреблением.
3.2. Шина ieee 1394-FireWire
Стандарт для высокопроизводительной последовательной шины (High Performance Serial Bus), получивший официальное название IEEE 1394, был принят в 1995 году. Целью являлось создание шины, не уступающей современным стандартным параллельным шинам, при существенном удешевлении и повышении удобства подключения (за счет перехода на последовательный интерфейс). Стандарт основан на шине FireWire, используемой Apple Computer в качестве дешевой альтернативы SCSI в компьютерах Macintosh и PowerMac. Название FireWire ("огненный провод") теперь применяется и к реализациям IEEE 1394, оно сосуществует с кратким обозначением 1394.
Преимущества FireWire перед другими последовательными шинами:
Многофункциональность: шина обеспечивает цифровую связь до 63 устройств без применения дополнительной аппаратуры (хабов). Устройства - цифровые камкодеры, сканеры, принтеры, камеры для видеоконференций, дисковые накопители - могут обмениваться данными не только с PC, но и между собой. FireWire по инициативе VESA позиционируется и для "домашних сетей".
Высокая скорость обмена и изохронные передачи позволяют даже на начальном уровне (100 Мбит/с) передавать одновременно два канала видео (30 кадров в секунду) широковещательного качества и стереоаудиосигнал с качеством CD.
Низкая цена компонентов и кабеля.
Легкость установки и использования. FireWire расширяет систему РпР. Устройства автоматически распознаются и конфигурируются при включении/отключении.
Питание от шины (ток до 1,5 А) позволяет ПУ общаться с системой даже при отключении их питания. Управлять шиной и другими устройствами могут не только PC, но и другие "интеллектуальные" устройства, например VCR.
3.2.1. Структура и взаимодействие устройств шины ieee 1394
Стандарт 1394 определяет две категории шин: кабельные шины и кросс-шины (Backplane). Под кросс-шинами обычно подразумеваются параллельные интерфейсы, объединяющие внутренние подсистемы устройства, подключенного к кабелю 1394.
В отличие от USB, управляемой одним хост-контроллером, стандарт 1394 допускает соединение равноправных устройств в сеть. Сеть может состоять из множества шин, соединенных мостами. В пределах одной шины устройства объединяются соединительными кабелями без применения дополнительных устройств. Мосты представляют собой специальные интеллектуальные устройства. Интерфейсная карта шины FireWire для PC представляет собой мост PCI - 1394. Мостами являются также соединения кабельной шины 1394 с кросс-шинами устройств, 16-битная адресация узлов сети допускает до 63 устройств в каждой шине, адресуемых 6-битным полем идентификатора узла. 10-битное поле идентификатора шины допускает использование в системе до 1023 мостов, соединяющих шины разного типа.
Кабельная шина представляет собой сеть, состоящую из узлов и кабельных мостов. Гибкая топология позволяет строить сети, сочетающие древовидную и цепочечную архитектуры (рис. 25). Каждый узел обычно имеет три равноправных соединительных разъема.
Рис.25 Соединение устройств на шине FireWire
Допускается множество вариантов подключения устройств со следующими ограничениями:
между любой парой узлов может быть не более 16 кабельных сегментов;
длина сегмента стандартного кабеля не должна превышать 4,5 м;
суммарная длина кабеля не должна превышать 72 м (применение более качественного кабеля позволяет ослабить это ограничение).
Некоторые устройства могут иметь только один разъем, что ограничивает возможные варианты их местоположения. Стандарт допускает до 27 разъемов на одном устройстве.
Рис. 26. Разъем FireWire
Стандарт предусматривает связь узлов с помощью 6-проводного кабеля, заключенного в общий экран (рис. 26). Две витые пары используются для передачи сигналов (раздельные для приемника и передатчика), два провода задействованы для питания устройств (8-40 В, до 1,5 А). Для гальванической развязки интерфейса используются трансформаторы (напряжение изоляции развязки до 500 В) или конденсаторы (в дешевых устройствах с напряжением развязки до 60 В относительно общего провода). Представление о разъемах дает рис. 8. Некоторые устройства могут иметь только один 4-контактный разъем меньшего размера, у которого реализованы только сигнальные цепи. Эти устройства подключаются к шине через специальный переходной кабель только как оконечные (хотя возможно применение специальных адаптеров-разветвителей).
Стандарт 1394 определяет три возможные частоты передачи сигналов по кабелям: 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с, которые округляют до 100, 200 и 400 Мбит/с. Частоты в стандарте обозначаются как S100, S200 и S400 соответственно. Бытовые устройства обычно поддерживают S100, большинство адаптеров допускают S200. К одной шине могут подключаться устройства, рассчитанные на разные скорости. Обмен будет происходить на минимальной для всех активных узлов скорости. Однако, если хост-контроллер реализует карту топологии и скоростей (Topology_Мар и Speed_Map), возможно использование нескольких частот в одной шине, в соответствии с возможностями конкретной пары, участвующей в обмене.
Система допускает динамическое (горячее) подключение и отключение устройств. Идентификаторы подключаемым устройствам назначаются автоматически, без участия пользователя. Изменения топологии (состава подключенных устройств) автоматически отслеживаются шиной и передаются управляющему ПО.