USB Comunicação e tratamento de erros

8/6/2019 USB Comunicao e tratamento de erros

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USB Comunicao e tratamentode erros

Rudimar Grass

Henrique Linhares

Arthur Cunha

Arquitetura de Computadores II


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USBComunicao

A comunicao entre os dispositivos conectados viaUSB feita

atravs de um protocolo. Nele, o host, isto , o computador ou oequipamento que recebe as conexes, emite um sinal para encontrar

os dispositivos conectados e estabelece um endereo para cada um

deles, lembrando que at 127 dispositivos podem ser endereados.

Cada dispositivo tem um endereo nico, que atribudo pelosoftware do sistema USB durante a configurao, para evitar

conflitos.


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USBComunicao

A comunicao entre dispositivos e software de cliente feita por

pipes (tubos).

Cada tubo um canal de comunicao entre o software no host e

um endpoint de um dispositivo.

Cada endpoint representa uma parte de um dispositivo que cumpre

uma finalidade especfica para esse dispositivo, como para recebercomandos ou transmitir dados.

Um dispositivo de alta velocidade pode ter at 16 parmetros,

embora os dispositivos de baixa velocidade podem ter apenas trs.


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USBComunicao

Aps conectado, o dispositivo detectado. O software usa USBD(endpoint 0) para inicializar o dispositivo, executando um driver genrico

para obter informaes sobre os outros parmetros fornecidos pelo

aparelho.

Endpoints so caracterizados pelo seu nmero de endpoint, (definida no

momento da concepo) largura de banda, freqncia de acesso, latncia,requisitos de erro e de manipulao de comportamento.


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USBComunicao

AUSB 1.1 funciona com taxa de transmisso de at 1,5 Mbps (Low-Speed),

ou seja, de cerca de 190 KB por segundo. Por sua vez, nas conexes mais

rpidas, esse valor de at 12 Mbps (Full-Speed), cerca de 1,5 MB por

segundo.

O USB 2.0 funciona com velocidade de 480 Mbps, o equivalente a cerca de

60 MB por segundo. O padro de conexo continua sendo o mesmo daverso anterior. Alm disso, o USB 2.0 totalmente compatvel com

dispositivos que funcionam com o USB 1.1. No entanto, nestes casos, a

velocidade da transferncia de dados ser a deste ltimo.


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USBComunicao

Uma vez que os pontos de extremidadede um dispositivo foram identificados e

configurados, os (pipes) tubos entram em

ao permitindo que o software cliente se

comunique com o dispositivo.


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USB- Comunicao

Uma vez estabelecida a comunicao, o host recebe a informao de que

tipo de conexo o dispositivo conectado utiliza. H quatro possibilidades:

Todas os tipos de comunicao assumem forma de pacotes, que contm

informaes de controle, dados e campos de verificao de erros.

Bulk

Control

Interrupt

Isochronous


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Bulk

Utilizado por dispositivos que lidam com

grandes volumes de dados, como impressoras

e scanners, por exemplo.

Conta com recursos de deteco de erro para

garantir a integridade das informaestransmitidas.

USB - Comunicao


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Control

Utilizado para transmisso de

parmetros de controle e configurao

do dispositivo.

USB - Comunicao


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USB- Comunicao

Interrupt

Utilizado para dispositivos que

transferem poucos dados, como

mouses, teclados e joysticks.


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Isochronous

Aplicado em transmisses contnuas, onde os

dados so transferidos a todo o momento, razo

pela qual no h recursos de deteco de erros, j

que isso atrasaria a comunicao. Dispositivos

como caixas de som utilizam esse modo.

USB- Comunicao


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USBComunicao

USB estabelece uma classe de cdigos usados para identificar a funcionalidade de dispositivose carregar os cdigos de driver baseados na determinada funcionalidade.

Classes dos Dispositivos:

Classe Uso Descrio Exemplos

01h Interface Audio Speaker, microphone, sound card, MIDI

03h Interface Human Interface Device (HID) Keyboard, mouse, joystick

06h Interface Image Webcam, scanner

07h Interface Printer Laser printer, inkjet printer, CNC machine

08h Interface Mass storage USB flash drive, memory card reader.09h Device USB hub Full bandwidth hub

0Eh Interface Video Webcam

0Fh Interface Personal Healthcare Pulse monitor (watch)

DCh Both Diagnostic Device USB compliance testing device

E0h Interface Wireless Controller Wi-Fi adapter, Bluetooth adapter


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USB

Comunicao

O Cabo USB:

Os dispositivos USB so conectados comum cabo de quatro fios, com uma impedncia

caracterstica de 90 ohms.

Os dispositivos USB podem ser auto-

alimentados.


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USB

Comunicao

Os cabos USB contam com quatro fiosinternos: VBus (VCC), D+, D- e

GND

.

VBus(VCC): Responsvel pelaalimentao eltrica.

D+ e D-: So utilizados natransmisso de dados (a letra "D"

provm de data, dado em ingls).

GND: Controle eltrico, servindocomo "fio-terra".


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USB

Protocolo

Ao contrrio de RS-232 e similares interfaces seriais, onde o formato

dos dados enviados no est definido,USB

composto de vriascamadas de protocolos.

Cada transao USB composto por:

Token Packet (cabealho definir o que espera a seguir),

Optional Data Packet, (contendo a carga).

Status Packet (usada para reconhecer as operaes e para fornecer um meio de

correo de erros) .


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USB

Protocolo

A transferncia de informaes sobre o barramento so chamadas deoperaes. A qualquer momento o controlador de host pode ter uma

lista de transaes que esto esperando para serem acionadas.

Uma transao comea quando o controlador envia um pacote

descrevendo o tipo, a direo da transao, o endereo do dispositivo

USB de 7 bits e o nmero de endpoint.


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USB

Protocolo

Na maioria dos casos, a operao completada pelo destino dos dados

enviando um pacote de Handshake que um ACK, indicando que os dados

foram aceites, um NAK, indicando que os dados no foram aceitos, ouSTALL, o que sinaliza que est paralisada.

Os dados so enviados como um fluxo serial sncrono de bits, codificados

usando NRZI (um 0 representado por uma transio de sinal e um 1 por

nenhuma transio.)

A insero de bits utilizado para garantir que as transies ocorrem com

freqncia suficiente para que os receptores no percam a sincronizao . Os

sinais de clock so transmitidas junto com os dados, e um campo SYNC

precede cada pacote de dados.


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USB

Tratamento de erros

Importantes verificaes e tratamentos de erros tem sido criados para o

USB, para garantir que ele seja um mtodo confivel de conexo de

perifricos a um PC.

A integridade dos dados comparvel de um barramento interna.

A proteo dos dados contra rudos e picos fornecida pelo uso de

drivers lgicos diferenciados e cabeamento blindado.

Quando os erros ocorrem, as verificaes de redundncia cclica (CRCs)

so realizadas separadamente em ambos os campos de controle e de dados

de pacotes, isto permite a recuperao de 100 por cento de ambos os erros

de bit simples e duplos.


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USB

Tratamento de erros

Um mecanismo de auto-recuperao construdo no protocolo de

mensagens, com o tempo limite para a perda de pacotes e invlidos

Alguns recuperadores de erros so incorporados no hardware.

O controlador anfitrio tentar uma transao trs vezes antes de reportar

um erro para o software cliente.

Transferncias de interrupo e de dados em massa terminam com um

pacote handshake para fornecer a confirmao de que os dados foram

recebidos, ou solicitar que ele seja reenviado.


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USB

Tratamento de erros

Com os dados iscronos, no possvel repetir uma operao falhou.

Como apenas um 'slot' atribudo para o tubo em cada frame, reenviar

os dados iria atrasar a transmisso de dados seguintes, atrasando toda a

entrega dos dados.

Consequentemente nenhum pacote handshake enviado e os dadosdevem ser aceites como esto.


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Concluindo

Com a popularizao deredes wifiedispositivos bluetooth, ofuturo do

USB desconhecido j que o mundo caminha para osdispositivossem fio.

Mas quando isso ocorrerteremoscomo opo deconexo o Wireless USB

(WUSB), quealis, j realidade.

O WUSB,atualmente, capazdetransmitirdadosem velocidadesdeat

480 Mbps, paraconexesem um raio deat 3 metros, ou 110 Mbps para

conexesem um raio deat 10 metros. Suafrequnciade operao

corresponde faixa UWB (Ultra Wide Band), queestabelecetaxasentre

3,1 GHze 10,6GHz.

Emfim,aindairemos ouvirfalarmuito deUniversal SerialBus!


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USB Comunicao e

Tratamento de erros

Fontes:

http://www.usb.org

http://www.infowester.com/usb.php

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