1 / 51

3. Magistrale

3. Magistrale. Introducere Consideraţii electrice Sincronizarea transferurilor de date Arbitrajul de magistrală Magistrala VME Magistrale locale Magistrala PCI Variante ale magistralei PCI Magistrale seriale. Magistrale seriale. Magistrale seriale Magistrala I 2 C Magistrala USB.

norina
Download Presentation

3. Magistrale

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 3. Magistrale • Introducere • Consideraţii electrice • Sincronizarea transferurilor de date • Arbitrajul de magistrală • Magistrala VME • Magistrale locale • Magistrala PCI • Variante ale magistralei PCI • Magistrale seriale Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  2. Magistrale seriale • Magistrale seriale • Magistrala I2C • Magistrala USB Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  3. Magistrale seriale • Alternative viabile la magistralele paralele • Avantaje: • Conectori cu dimensiuni mai reduse • Susceptibilitate mai redusă la interferenţe electrice • Distanţă de interconectare mai mare • Fiabilitate mai ridicată • Cost mai redus al interfeţei Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  4. Magistrale seriale • Magistrale seriale • Magistrala I2C • Magistrala USB Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  5. Magistrala I2C • Magistrala I2C • Prezentare generală • Condiţii de start şi de stop • Transferuri de date • Versiuni Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  6. Prezentare generală (1) • I2C (Inter-IntegratedCircuits) – Philips • Magistrală bidirecţională cu două linii: • Date seriale SDA (Serial Data) • Ceas serial SCL (Serial Clock) Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  7. Prezentare generală (2) • Un dispozitiv conectat la magistrala I2C poate funcţiona ca: • Receptor • Transmiţător şi receptor • Fiecare dispozitiv are o adresă unică • Transmiţătoarele şi receptoarele pot funcţiona în modul master sau slave • Pot exista mai multe dispozitive master • Procedură de arbitraj Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  8. Magistrala I2C • Magistrala I2C • Prezentare generală • Condiţii de start şi de stop • Transferuri de date • Versiuni Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  9. Condiţii de start şi de stop (1) • Generate de către dispozitivul master • Condiţie de start: • Tranziţie 1  0 a liniei SDA, SCL = 1 logic • Condiţie de stop: • Tranziţie 0  1 a liniei SDA, SCL = 1 logic Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  10. Condiţii de start şi de stop (2) • Datele de pe linia SDA trebuie să fie stabile în timp ce SCL este 1 logic • Datele se pot schimba numai atunci când SCL este 0 logic Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  11. Magistrala I2C • Magistrala I2C • Prezentare generală • Condiţii de start şi de stop • Transferuri de date • Versiuni Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  12. Transferuri de date (1) • Categorii de informaţii transmise pe magistrala I2C: • Bit de start • Adresa dispozitivului slave (7 sau 10 biţi) • Bit de citire/scriere • Biţi de date (segmente de câte 8 biţi) • Bit de confirmare (dupăfiecare segment de date) • Bit de stop Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  13. Transferuri de date (2) • Exemplu de transfer • Numărul de octeţi din cadrul unui transfer nu este limitat • Receptorul poate forţa transmiţătorul într-o stare de aşteptare Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  14. Transferuri de date (3) • Trei formate pentru transferuri de date: • Scriere date de la un transmiţător master la un receptor slave • Citire date de către un dispozitiv master • Transferuri de citire şi scriere multiple • Adresa şi direcţia datelor sunt codificate în primul octet după bitul de start • Bit c.m.p.s. = 0: scriere date de la master • Bit c.m.p.s. = 1: citire date de la slave Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  15. Magistrala I2C • Magistrala I2C • Prezentare generală • Condiţii de start şi de stop • Transferuri de date • Versiuni Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  16. Versiuni (1) • Magistrala I2C originală • Rata de transfer maximă de 100 Kbiţi/s • Adrese de 7 biţi • Versiunea 2.0 • Mod de transfer rapid (Fast-mode), max. 400 Kbiţi/s • Adrese de 10 biţi • Posibilitatea conectării dispozitivelor cu adrese de 7 sau 10 biţi Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  17. Versiuni (2) • Versiunea 2.1 • Deplasarea nivelelor de tensiune (Level-shifting) pentru conectarea dispozitivelor cu tensiuni de alimentare diferite • Specificaţii extinse pentru dispozitive cu tensiunea sub 2,7 V • Mod de transfer de viteză ridicată (High-speed) →max. 3,4 Mbiţi/s Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  18. Magistrale seriale • Magistrale seriale • Magistrala I2C • Magistrala USB Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  19. Magistrala USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  20. Introducere • USB – Universal Serial Bus • Dezvoltată în 1995 de un grup de firme: HP, Compaq, Intel, Lucent, Microsoft, NEC, Philips • USB Implementers Forum (www.usb.org) • Motivaţii: • Simplificarea conexiunilor cu perifericele • Asigurarea unor rate de transfer ridicate • Uşurinţa utilizării (“Plug andPlay”) • Eliminarea restricţiilor datorate resurselor hardware insuficiente Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  21. Magistrala USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  22. Caracteristici • Detectează adăugarea unui nou periferic • Determină resursele necesare perifericului • Adăugarea şi eliminarea unui periferic se pot realiza fără oprirea calculatorului • Este posibilă o conexiune de tip arbore, cu până la 127 de periferice • Perifericele se alimentează cu +5 V prin cablu • Arhitectură master/slave (gazdă/dispozitiv): transferuri de date iniţiate de master Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  23. Magistrala USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  24. Topologia magistralei (1) • Distribuitoare (“hub”) • Funcţii(dispozitive) Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  25. Topologia magistralei (2) • Distribuitoare USB • Recunosc conectarea dinamică a unui periferic • Asigură o putere de cel puţin 0,5 W pentru fiecare periferic în timpul iniţializării • Pot asigura o putere de până la 2,5 W pentru funcţionarea perifericelor • Fiecare distribuitor constă din: • Repetor: comutator • Controler: registre de interfaţă pentru comunicaţia cu calculatorul Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  26. Topologia magistralei (3) • Port pentru calculatorul gazdă • Porturi pentru funcţii • Conectare în cascadă până la 5 nivele Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  27. Topologia magistralei (4) Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  28. Topologia magistralei (5) • Funcţii USB • Periferice USB care pot transmite sau recepţiona date sau informaţii de control • Un periferic poate conţine funcţii multiple • Trebuie să răspundă la cererile de tranzacţie transmise de calculator • Conţin informaţii de configuraţie care descriu posibilităţile lorşi resursele necesare • Configurarea funcţiei: alocarea unei lăţimi de bandă şi selectarea opţiunilor de configuraţie Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  29. USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  30. Versiuni USB (1) • Versiunea 1.0 (1995): max. 12 Mbiţi/s • Versiunea 1.1 (1998): max. 12 Mbiţi/s • Canal cu viteză redusă (1,5 Mbiţi/s) • Versiunea 2.0 (2000) • Rata de transfer maximă a crescut de 40 de ori, la 480 Mbiţi/s (High-Speed) • Utilizează aceleaşi cabluri, conectori şi interfeţe software • Permite utilizarea a noi tipuri de periferice: camere video, scanere, imprimante Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  31. Versiuni USB (2) • USB On-The-Go (USB OTG) • Supliment la specificaţiile USB 2.0 • Un dispozitiv poate avea rolul de master sau rolul de slave (gazdă, periferic) • Protocol pentru inversarea rolurilor • Două dispozitive pot comunica între ele fără intermediul unui calculator • Tabletă  imprimantă • Imprimantă  aparat foto Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  32. Versiuni USB (3) • Versiunea 3.0 • Specificaţii finalizate în 2008 de USB 3.0 PromoterGroup • ModSuperSpeed: 5 Gbiţi/s • Două canale simplex diferenţiale în plus faţă de canalele diferenţiale existente  în total 8 fire • Tehnologia este similară cu PCI Express 2.0 codificare 8b/10b (500 MB/s) Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  33. Magistrala USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  34. Cabluri şi conectori (1) • Semnale diferenţiale pe liniile D+ şi D- • Tensiunea de alimentare pentru periferice pe linia VBUS • Terminatori la fiecare capăt al cablului • Asigură nivele de tensiune corecte pentru periferice • Permit detectarea conectării/deconectării perifericelor • Permit diferenţierea între perifericele rapide şi lente Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  35. Cabluri şi conectori (2) • Specificaţiile USB originale definesc mufe şi socluri de tip A şi tip B • Gazdă şi distribuitor: soclu de tip A (dreptunghi) • Periferic: soclu de tip B (pătrat) • În general, cablurile conţin numai mufe Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  36. Cabluri şi conectori (3) • Conectorii de date din mufa de tip A sunt mai scurţi comparativ cu conectorii de alimentare • Anumite dispozitive funcţionează într-un mod diferit atunci când conectorul este inserat parţial Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  37. Cabluri şi conectori (4) • Conectori mini-USB şi micro-USB pentru tablete, telefoane mobile, aparate foto • Mini-USB: 7 x 3 mm; nu se utilizează pentru aparate noi • Micro-USB: 7 x 1,5 mm Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  38. Cabluri şi conectori (5) • USB OTG • Socluri micro-AB • Permit conectarea unei mufe micro-A sau micro-B • Un pin ID: utilizat pentru a detecta tipul mufei inserate • Conectat la masă la micro-A, neconectat la micro-B • Dacă este conectată o mufă A: rol de calculator gazdă  furnizează tensiune Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  39. Magistrala USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  40. Interfaţa electrică • Datele sunt codificate  se simplifică generarea unui semnal de ceas la recepţie • Codificarea utilizată este NRZI(Non Returnto Zero Inverted) • Biţii de 1 şi 0 sunt reprezentaţi prin tensiuni opuse şi alternante, fără revenire la tensiunea zeroîntre biţii codificaţi • Biţi suplimentari inseraţi (“bit stuffing”) pentru a asigura tranziţii suficiente ale semnalelor transmise Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  41. Magistrala USB • Magistrala USB • Introducere • Caracteristici • Topologia magistralei • Versiuni USB • Cabluri şi conectori • Interfaţa electrică • Tipuri de transfer Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  42. Tipuri de transfer (1) • Transferuri de control • Se utilizează de către driverele calculatorului pentru configurarea perifericelor • Transferuri de date voluminoase • Constau din volume mari de date • Se utilizează pentru imprimante, scanere • Fiabilitatea asigurată prin: cod detector de erori; reluarea transferurilor cu erori • Rata de transfer poate varia Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  43. Tipuri de transfer (2) • Transferuri de întrerupere • Se utilizează pentru date cu volum redus • Transferul datelor poate fi solicitat de un periferic în orice moment • Rata de transfer nu poate fi mai redusă decât cea specificată de periferic • Datele constau din notificarea unor evenimente, din caractere sau coordonate Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  44. Tipuri de transfer (3) • Transferuri izocrone • isos – egal, uniform; chronos – timp • Izocron – cu durată egală; care apare la intervale egale • Se utilizează pentru datele generate în timp real, care trebuie furnizate cu rata cu care sunt recepţionate • Trebuierespectată şi întârzierea maximă cu care sunt furnizate datele Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  45. Tipuri de transfer (4) • Furnizarea la timp a datelor este asigurată cu preţul unor pierderi potenţiale în şirul de date • Porţiune dedicată a lăţimii de bandă • Transferuri izocrone: • Furnizarea la timp a datelor • Lipsa retransmiterii datelor eronate • Transferuri asincrone: • Furnizarea corectă a datelor • Retransmiterea datelor eronate Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  46. Rezumat (1) • Magistralele seriale au mai multe avantaje faţă de magistralele paralele • Magistrala I2C a fost dezvoltată pentru comunicaţia dintre microcontrolere şi diferite periferice • Pentru a obţine controlul asupra magistralei, trebuie să se genereze o condiţie de start • Pentru eliberarea magistralei, trebuie să se genereze o condiţie de stop • Fiecare octet transmis este urmat de un bit de confirmare Ack Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  47. Rezumat (2) • Motivaţii pentru elaborarea magistralei USB: simplificarea conexiunilor cu perifericele; rate de transfer mai ridicate; simplitatea utilizării • La conectarea unui periferic, se determină resursele necesare acestuia • Topologie stea, cu distribuitoare şi funcţii • Versiunea USB OTG permite ca un dispozitiv USB să iniţieze transferuri cu un alt dispozitiv • Versiunea USB 3.0 utilizează o tehnologie similară cu cea a magistralei PCI Express 2.0 Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  48. Rezumat (3) • Interfaţa electrică utilizează codificarea NRZI • Magistrala USB permite diferite tipuri de transfer: • Transferuri de control • Transferuri de date voluminoase • Transferuri de întrerupere • Transferuri izocrone • Transferurile izocrone permit alocarea unei porţiuni dedicate a lăţimii de bandă pentru date generate în timp real Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  49. Noţiuni, cunoştinţe (1) • Avantaje ale magistralelor seriale • Prezentare generală a magistralei I2C • Condiţii de start şi de stop • Transferuri de date pe magistrala I2C • Versiuni ale magistralei I2C • Caracteristici ale magistralei USB • Distribuitoare USB • Funcţii USB Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

  50. Noţiuni, cunoştinţe (2) • Versiunea USB OTG • Versiunea USB 3.0 • Rolul terminatorilor la magistrala USB • Interfaţa electrică a magistralei USB • Tipuri de transfer pe magistrala USB • Transferuri de date voluminoase • Transferuri de întrerupere • Transferuri izocrone Sisteme de intrare/ieşire şi echipamente periferice (03-4)

More Related