Laboratorij za na rtovanje integriranih vezij Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani ndrej Trost artovanje digitalnih el. sistemov Komunikacijski vmesniki UB in LI http://lniv.fe.uni-lj.si/ndes.html erijski vmesniki plošna shema serijskih vmesnikov oddajni FIFO linijski kodirnik paralelno serijski pretvornik medpomnilniki sprejemni FIFO upravitelj ure linijski dekodirnik erializer / Deserializer serijsko paralelni pretvornik Osnove vodila UB Povezava 4-žilni kabel: 5V, masa, D+, D- dve vrsti konektorjev: in B Gostitelj (host), spojniki (hub) in naprave (device) do 26 naprav z razli nimi naslovi na vmesniku Bitne hitrosti UB. Low peed,.5 Mbit/s UB. Full peed, 2 Mbit/s UB 2.0 High peed, 480 Mbit/s
Topologija povezave Zvezdna topologija Tiered star gostitelj UB P UB naprava Device Hub spojnik UB UB UB UB naprava Device Device ain komunikacije pecifikacija dolo a protokolni sklad protokol fizi ne povezave: RZI z dodajanjem 0 podatkovni paketi prenosne cevi aprave odgovarjajo na zahteve gostitelja smer OUT je od gostitelja do naprave smer I je od naprave do gostitelja Izvor / ponor podatkov Izvor ali ponor podatkov se imenuje kon na to ka (Endpoint), ki ima svoj naslov aprave imajo ve kon nih to k obvezna je kontrolna to ka z naslovom 0, ki je dvosmerna ostale kon ne to ke so enosmerne (I ali OUT) Kon ne to ke so medpomnilniki FIFO UB naprave se razlikujejo po številu kon nih to k in velikosti medpomnilnikov 2
Fizini vmesnik Diferencialni prenos npr. diferencialna : D+ > 2.8V, D- < 0.3V ekatera stanja dolo ajo enojni nivoji npr. D+ in D- < 0.3 je stanje E0 aprave imajo pullup na D+ (Full peed) ali D- (Low peed) Poraba naprav nizka: do 00m (0.5m) visoka: do 500m (2.5m) erijski vmesnik erijski vmesnik IE krmili vodilo in pretvarja med podatkovnimi besedami in serijskimi paketi E O Y D R U D D T R P 5 Token Packet D Y Payload T Data Data Packet R Y K 6 H/ Pkt E O Y D R U D D T R P 5 Token Packet D Y Payload T Data 0 Data Packet R 6 Y K D+ D- Fizini vmesnik erial Interface Engine (IE) Payload Data Payload Data K Podatkovni prenos po paketih UB pozna 3 vrste paketov žeton (token) podatkovni paketi statusni paket Prenos podatkov sproži gostitelj, tako da pošlje žeton, ki vsebuje: Y: sinhr. kombinacijo E P PID: I, OUT, OF ali etup Y D R I D D D DDR: naslov (7 bit) R P 5 EDP: kon na to ka (4 bit) Žeton R5: 5 bitna koda 3
Podatkovni in usklajevalni paket Podatkovni paket vsebuje D Y in PID Y T Data podatke (do 024 bitov) Data Packet R (6 bitni) Usklajevalni paket vsebuje poro ilo o uspešnosti prenosa Y Y K PID: K, K, TLL H/ Pkt R 6 Vrste prenosa podatkov Kontrolni preštevanje in nastavitve naprav Prekinitveni povpraševanje ob dolo enem asu Izohroni dogovorjena pasovna širina (npr. audio/video), vendar brez korekcije napak Masovni (bulk) za velike podatkovne pakete, nedolo en as prenosa z zagotovljeno korekcijo napak Korekcija napak Kontrolni, prekinitveni in masovni prenos imajo vgrajeno korekcijo napak Usklajevalni paket uspešen prenos: K napaka: ni odziva po preteku dol. asa naprava ni pripravljena: K Izohroni prenos nima korekcije napak 4
4asovni okvirji Prenos poteka v ms okvirjih krmilnik odda OF žeton vsako ms, oz. 25us (High-speed) pri 2Mb/s imamo 500 bytov/ms Izohroni in prekinitveni prenos imata zagotovljeno pasovno širino v okvirju masovni prenos uporablja preostalo pasovno širino OF msec frame Video udio Mouse ontrol Printer Printer Isochronous Interrupt ontrol Bulk... OF Prenosne cevi Prog. oprema prenaša podatke preko cevi, ki so logi ne povezave med gostiteljem in EDP Parametri cevi: pasovna širina vrsta in smer prenosa velikost paketov in medpomnilnikov Vrste cevi: sporo ilna cev: kontrolni prenos podatkov tokovna cev: ostali na ini prenosa UB deskriptorji Deskriptorji opisujejo lastnosti UB naprave Ob priklopu naprave gostitelj izvede preštevanje branje deskriptorjev, dodelitev naslova, nastavitev konfiguracije in omogo anje naprave 5
artovanje komunikac. vmesnika LI (Local Interconnect etwork) enostaven serijski protokol razvit za avtomobilsko industrijo V primerjavi s po asnejši in enostavnejši uporaben za monitoring senzorjev cenena izvedba vmesnika z nadrejeno (master) in ve podrejenimi (slave) enotami ne vsebuje robustnega odpravljanja napak ni uporaben za varnostno kriti ne aplikacije OI model LI komunikacije Podatkovna povezava LL filtriranje dostopa sinhronizacija validacija sporo il M uokvirjanje podatkov detekcija napak pretvorba v serijski tok krmiljenje logi ne povezave krmiljenje dostopa do medija Fizini nivo bitno u asenje sinhronizacija bitov linijski oddajnik in sprejemnik Fizini nivo Komunikacija z eno signalno povezavo priklju itev do 6 enot Povezano-I vodilo dominantna logi na 0 in pasivna logi na Krmilna enota (EU) vsebuje I URT hitrosti prenosa so 20kbit/s 6
Podatkovni nivo Ena nadrejena in ve podrejenih enot Oddajanje sporo il ve prejemnikom s asovno sinhronizacijo nadrejeno opravilo skrbi za sinhronizacijo garantirana zakasnitev prenosa poro ila: do 8 podatkovnih bytov podrejena opravila izmenjujejo podatke kontrolna vsota za detekcijo napak Protokol prenosa podatkov nadrejena kontrolna enota nadrejeno opr. podrejeno opr. LI vodilo enzor podrejena enota podrejeno opr. ktuator podrejena enota podrejeno opr. nadrejeno opravilo podrejeno opravilo Podrobnosti prenosa podatkov inhronizacija min. 3 bitov logi na 0, ki mu sledi bit premora sledi start bit (logi na 0) in kombinacija 55 6 min. 3 bitov Prenos v serijski obliki 8 start bit (logi na 0), 8 podatkov in stop bit (log. ) start bit LB min. bit start 0 0 0 0 0 2 3 4 5 6 7 MB stop bit 7
ID in kontrolna vsota ID dolo a funkcijo in ne specifi no enoto 6 bitna vrednost + 2 paritetna bita (P0, P) 4 ID kombinacije so rezervirane, ID4 in ID5 pa lahko dolo ata št. podatkovnih besed (2, 4 ali 8) P0 = ID0 xor ID xor ID2 xor ID4 P = not (ID xor ID3 xor ID4 xor ID5) Okvir se kon a s kontrolno vsoto invertirana vsota podatkovnih besed po modulu 256 uporabimo operator seštevanja s prenosom, rezultate porežemo na 8 bitov in nazadnje invertiramo Preverjanje napak adrejena kontrolna enota preverja bitna napake pri prenosu ID paritetne napake ni odziva podrejene enote max. dolžina okvirja je 9 bitov pri 2 podatkovnih besedah napaka v kontrolni vsoti adrejena enota signalizira napake specifikacija ne predpisuje, kakšen naj bo odziv 8