便携式连接:USB能否通过网络工作?

技术分类: 通信  | 2006-02-09
Robert Cravotta,EDN技术编辑

.0 规范以及与之相关的 OHCI(开放式主控制器接口)规范的内容(参考文献 A 与 B)。我们亦参考了 Jan Axelson 关于该项目的著作(参考文献 C)。下面就是出自这些参考书的术语解释,它们可能会帮助读者熟悉 USB 术语。

  USB 是一种轮询式电缆总线,它支持主控计算机与同时接入多个外设之间的数据交换。任何 USB 系统只有一个主控端。主计算机系统上的 USB 接口是主控制器,或 USB 主控端。主控制器的实现可以是硬件、固件或软件的组合。它初始化所有数据传输,因而所连接的外设可以通过一个由主控端安排、基于令牌的协议来共享 USB 带宽。总线支持热插拔外设,用户可以在主控端和其它外设处于工作状态时插入、配置、使用和拔下外设。USB 2.0 支持三种总线传输速度:高速 480 Mbps、全速 12 Mbps 和低速 1.5 Mbps。

  USB 设备的一个功能是为系统提供一种能力,一个物理设备能拥有一个以上的功能。USB设备可分为多个设备类,如集线器、人机接口、打印机、扫描仪或海量存储设备。USB 设备必须保维自标识和一般配置的信息,还必须经常显示与所定义的 USB
设备状态相一致的状态。集线器设备类是一种可提供 USB 设备接入点的 USB 设备。

  USB设备与 USB 主控端连接成一种多层星状拓扑结构。总线的每个线段都是主控端与一个集线器或一个功能,或者是连接到其他集线器或功能的一个点对点连接。各个集线器均位于每个星状结构的中心。主控系统整合有一个根集线器,提供一个或多个接入点。集线器保维状态位,报告每个端口上 USB 设备的连接与否情况。主控端通过查询集线器恢复这些状态位。在插入时,主控端会起动该端口,并在默认地址上通过设备的控制流水线寻址该 USB 设备。用于主控端和设备端的 USB 电缆连接器各不相同,并有密钥保护,使用户不会插入错误的设备。这种限制很重要,因为 USB 主控端必须满足的要求要多于 USB 设备,包括为每台设备提供电源和地线,即一个额定 5V电压和最高500 mA 电流。每个电缆段可以长达 5m,并且在主控端和设备之间最多可以级联五个集线器,这样外设距主控端最远可达 30m。如果要将外设距离扩展到 30m 以上,则必须用其它接口的长距电缆,例如本动手项目就使用了以太网连接。

  在主机和设备端点上,源与目标之间的 USB 数据传输模型是一个管线。数据流管线没有 USB 定义的结构,而消息数据管线则有。管线有相应的数据带宽、传输服务类型,以及端点特性,如定向和缓冲区大小。大多数管线在用户配置好 USB 设备后就存在了。一旦用户为设备供电,就存在一个消息管线,即默认控制管线,它提供对设备的配置、状态和控制信息的访问。

  总线枚举(Bus enumeration)功能是识别连接到总线上的设备,并为该设备分配独特的地址。由于 USB 允许在任何时候接入、拔出 USB 设备,因此总线枚举对 USB 系统软件是一个不间断的活动。总线枚举也包括对设备更换的检测与处理。

参考文献
1. USB Implementers Forum, Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0, April 27, 2000,
http://www.usb.org/developers/docs/usb_20_02212005.zip.
2. USB Implementers Forum, Open Host Controller Interface Specification for USB, Release 1.0a, 1999,
http://h18000.www1.hp.com/productinfo/development/openhci.html.
3. Axelson, Jan, USB Complete, Third Edition, Lakeview Research, 2005.


  替换电缆

  Icron 方案不仅使 USB(通用串行总线)设备能够在网络上运行,而且其目的还在于用专用无线接口替换 USB 电缆。Icron 的无线架构采用了本地与远程 ExtremeUSB 子系统加密卡(Lex 和 Rex dongle),将 USB 设备连接到主系统上(图 A)。主 USB 系统软件不用修改,因为 Lex 和 Rex 会处理时序的适应问题。

Icron 的无线架构采用了本地与远程 ExtremeUSB 子系统加密卡(Lex 和 Rex dongle),将 USB 设备连接到主系统上


  Turnaround Timer(回转定时器)参数限制了主控端或设备端对请求或告知收到消息的响应时间。采用无线方案时,这个时间限制可以受到多种因素的影响,如半双工无线电在发射和接收模式之间转换的时间、由于带宽限制和丢包造成的较长传输时间、较高的传输误码率,以及由于纠错和加密处理造成

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