4.1.8. Разработка собственных устройств usb

Несмотря на довольно сложный протокол обмена, интерфейсом USB можно снаб­дить и периферийные устройства собственной разработки. Для этого выпускается • широкий ассортимент микросхем, со стороны USB различающихся скоростями обмена (LS, FS или HS), числом и возможностями конечных точек (тип передач, размер буфера). Функциональное назначение этих микросхем различно. С пор­том USB выпускаются микроконтроллеры на ядре MCS51, М68НС05, М68НС11 или RISC-архитектуры; они различаются объемом памяти (оперативной и энер­гонезависимой), производительностью, питанием, потреблением. Микроконтрол­леры могут иметь встроенные устройства АЦП/ЦАП, дискретные линии ввода-вывода общего назначения, последовательные и параллельные порты различных типов. Их можно использовать для подключения устройств с любыми интерфей­сами, сигнальных процессоров и т. п: Из этого ассортимента можно выбрать под­ходящую микросхему, на базе которой разрабатываемое устройство будет реали­зовано с минимальным числом дополнительных элементов. К микроконтроллерам прилагаются и средства разработки их встроенного ПО (firmware) — самой сложной части такого устройства. Есть микроконтроллеры с USB, способные работать без программирования энергонезависимой памяти; микроконтроллеры серии EzUSB фирмы Cypress Semiconductor каждый раз загружают свою программу в ОЗУ по шине USB из хост-компьютера в процессе подключения. Конечно, такая гибкость нужна не всегда, и до подключения к компьютеру устройство остается «мертвым».

Есть и периферийные микросхемы — порты USB, подключаемые к микроконтрол­лерам параллельной 8/16-битной шиной данных с обычным набором управляющих сигналов (CS#, RD#, WR#...), линией запроса прерывания и, возможно, сигналами канала DMA. Выпускаются и специализированные преобразователи интерфейсов USB в последовательный (RS-232, RS-422/485) и параллельный, не требующие программирования (нужно лишь записать в EEPROM идентификатор устрой­ства). Есть и микросхемы USB, сочетающие в себе и функции, и хабы. Все вариан­ты не перечислить, тем более что все время появляются новые микросхемы. Инфор­мацию о них можно найти в Сети (www.cypress.com, www.devasys.com, www.iged.com, www.microchip.com,www.netohip. corn, www.motorola.com.www.serniconductor.philips. corn, www.natsemi.com, www.intel.com, www.ftdichip.com, www.gigatechnology.com). Немаловажная часть разработки собственных устройств — программное обеспе­чение для хост-компьютера, которое доносит до пользователя всю пользу устрой­ства. В ряде случаев удается воспользоваться готовыми драйверами (например, драйвером виртуального СОМ-порта для преобразователя интерфейса). В других случаях ПО приходится писать самостоятельно, и хорошо, когда изготовитель микросхем с USB заботится о предоставлении инструментальных средств разра­ботки всех частей ПО.

4.2. 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 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. Другое название того же интерфейса — iLink, а иногда и Digital Link — использует­ся фирмой Sony применительно к устройствам бытовой электроники. MultiMedia Connection — имя, используемое в логотипе 1394 High Performance Serial Bus Trade Association (1394TA).

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. В послед­ней утвержденной ревизии стандарта, Р1394-2000, новых скоростей (S800, S1600 и S3200) еще не появилось, и сейчас 1394 сосуществует с шиной USB, для которой в спецификации USB 2.0 уже определена скорость 480 Мбит/с.

Основные свойства шины FireWire перечислены ниже.

• Многофункциональность. Шина обеспечивает цифровую связь до 63 устройств без применения дополнительной аппаратуры (хабов). Устройства бытовой электроники — цифровые камкордеры (записывающие видеокамеры), камеры для видеоконференций, фотокамеры, приемники кабельного и спутникового телевидения, цифровые видеоплейеры (CD и DVD), акустические системы, цифровые музыкальные инструменты, а также периферийные устройства ком­пьютеров (принтеры, сканеры, устройства дисковой памяти) и сами компью­теры могут объединяться в единую сеть. • Высокая скорость обмена и изохронные передачи. Шина позволяет даже на на­чальном уровне (S100) передавать одновременно два канала видео (30 кадров в секунду) широковещательного качества и стерео-аудиосигнал с качеством CD.

• Низкая цена компонентов и кабеля.

• Легкость установки и использования. FireWire расширяет технологию РпР. Си­стема допускает динамическое (горячее) подключение и отключение устройств. Устройства автоматически распознаются и конфигурируются при включении/ отключении. Питание от шины (ток до 1,5 А) позволяет подключенным устрой­ствам общаться с системой даже при отключении их питания. Управлять шиной и другими устройствами могут не только PC, но и другие «интеллектуальные» устройства бытовой электроники.

FireWire по инициативе VESA позиционируется как шина «домашней сети», объе­диняющей всю бытовую и компьютерную техни1су в единый комплекс. Эта сеть является одноранговой (peer-to-peer), чем существенно отличается от USB.