USB: Universal Serial Bus Vorlesung:Rechnerstrukturen Dozent:Herr Prof. T. Risse Semester:I7I1, SS 2000 Datum:06.07.2000, HS Bremen Bearbeiter:Ingo Schöning

USB: Universal Serial Bus

Vorlesung: Rechnerstrukturen

Dozent: Herr Prof. T. Risse

Semester: I7I1, SS 2000

Datum: 06.07.2000, HS Bremen

Bearbeiter: Ingo Schöning

06.07.2000 Hochschule Bremen - Ingo Schöning

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Übersicht

Entstehungsgeschichte

Motivation

Ziele

Topologie

Spezifikation


3

Übersicht (2)

Was bietet USB ?

Funktionsweise des USB

Funktionsweise eines HUB

Bewertung

Quellen


4

Entstehungsgeschichte

Bildung eines Konsortiums Intel, Microsoft, Compaq, DEC, IBM, NEC

und Northern Telecom

Erste öffentl. Vorstellung im Frühjahr 1995

wenig später USB 1.1seit April 2000 USB 2.0


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Motivation

Fast jede Peripherie verwendet

eigenen Anschluss

Tastatur, Maus, Drucker, etc.

Teilweise fehlt Beschriftung

Anschlüsse teilweise verwechselbar


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Motivation (2)

Anfänger haben Probleme

Zerstörungsgefahr durch falsches

anschliessen

Schnittstellen unflexibel

Kabelsalat


7

Ziele

Verbindung von PC und Telefon

Benutzerfreundlichkeit erhöhen

Schnittstellenerweiterung


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Ziele (2)

volle Unterstützung für Echtzeit-

Daten

Audio

komprimiertes Video (MPEG-2)


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Topologie

Stern- / Strang-Strukturmaximal 7 Ebenen


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Spezifikation

einheitliche vierpolige Stecker

Versorgungsspannung

Datenleitungen


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Spezifikation (2)

einheitliche Kabel

ungeschirmt, unverdrilltbis zu 3m Länge

abgeschirmt, verdrilltbis zu 5m Länge

differentielle Datenübertragung (D+ u.

D-)


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Spezifikation (3)

Datenrate Low-Speed: 1,5 Mbit/s Full-Speed: 12 Mbit/s High-Speed: 480

Mbit/s*

Stromverbrauch self-powered bus-powered

low-poweredhigh-powered

Unterscheidung in Geräteklassen anhand:

* nur USB 2.0 !


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12 Mb/s12 Mb/s

12 Mb/s12 Mb/s

1.5 Mb/s1.5 Mb/s

USB 2.0 USB 2.0 HubHub

12 Mb/s12 Mb/s

12 Mb/s12 Mb/s

1.5 Mb/s1.5 Mb/s


480 Mb/s480 Mb/s

12 Mb/s12 Mb/s

1.5 Mb/s1.5 Mb/s

No HubNo Hub

USB 2.0 Host ControllerUSB 2.0 Host ControllerUSB 1.1 Host ControllerUSB 1.1 Host Controller

12 Mb/s12 Mb/s

12 Mb/s12 Mb/s

1.5 Mb/s1.5 Mb/s


480 Mb/s480 Mb/s12 Mb/s12 Mb/sHigh-High-Speed Speed

Capable Capable DeviceDevice

12 Mb/s12 Mb/s12 Mb/s12 Mb/sFull-Speed Full-Speed DeviceDevice

1.5 Mb/s1.5 Mb/s1.5 Mb/s1.5 Mb/sLow-Low-Speed Speed DeviceDevice


No HubNo Hub

USB 1.1/2.0 Interoperatibilitäts-Matrix


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Was bietet USB ?

robust

hot-plug fähig

einfache Anwendbarkeit

plug and play

automatische Konfiguration

bis zu 127 Geräte ansprechbar


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Funktionsweise des USB

Polling-Bus

Host initialisiert alle Datentransfers

Unterbrechung ist nicht vorgesehen

keine separate Taktleitung

Kommunikation findet über ‘pipes‘ statt


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Kodierung/Dekodierung

NRZI (Non Return to Zero Invert) 0 => Pegelwechsel 1 => kein Pegelwechsel


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Bit-Stuffing

IDLE-Zustand = EINS-ZustandNach sechs aufeinanderfolgenden

Einsen wird eine Null eingefügt


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Übertragungsmodus

Control

Reset,

Steuervorgänge

Interrupt

Tastatur, Maus

Bulk

Drucker

Isochronous

Mikro,

Lautsprecher


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Pipes

Message-Pipes Daten mit festem Format bidirektional

Stream-Pipes Daten ohne festes Format unidirektional

Flusskontrolle


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Protokoll

alle Daten gehen in Paketen über die

Kabel

Übertragung wird unterteilt in drei

Zeitabschnitte:

Token

Data

Handshake (entfällt bei isochronen Daten)


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Token-Paket

Data-Paket

Handshake-Paket

Protokoll (2)


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Funktionsweise eines HUB


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Bewertung

Ressourcen-Ersparnis

Vereinfachung der Verkabelung

USB beginnt sich zu etablieren

USB-Peripherie unwesentlich teurer

wenig Betriebssysteme

unterstützen bisher USB

Beachtung des

Stromverbrauchs durch

den Anwender

positiv negativ


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Quellen

www.usb.org USB 2.0 Spezifikation

c‘t-Ausgaben 11/1995 02/1997 01/1998 10/2000

Documents

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