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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