Một hệ thống USB được mụ tả bao gồm ba thành phần chớnh sau: - Kết nối USB (USB interconnect)
- Cỏc thiết bị USB (USB devices) - Chủ USB (USB host)
Kết nối USB cho biết phương thức mà cỏc thiết bị kết nối và truyền thụng với mỏy chủ (host). Bao gồm như sau:
- Cấu trỳc liờn kết bus (Bus Topology): Mụ hỡnh liờn kết giữa cỏc thiết bị USB và host
- Cỏc quan hệ lớp trong (Inter-layer Relationships): Cỏc tỏc vụ của USB được thực hiện theo từng lớp trong hệ thống
- Mụ hỡnh luồng dữ liệu (Data Flow Models): LÀ cỏch mà dữ liệu di chuyển trong hệ thống giữa cỏc đối tỏc truyền thụng
- Lập lịch USB (USB Schedule): USB cung cấp một kết nối chia sẻ. Việc truy nhập vào kết nối được lập lịch để cú thể hỗ trợ truyền thụng đẳng thời và trỏnh xung đột
• Cấu trỳc liờn kết bus
Về mặt vật lý USB là một kiến trỳc tầng sao (tiered star) . Một HUB ở tại trung tõm của mỗi sao, với 7 bit địa chỉ USB cho phộp quản lý tối đa 127 thiết bị ngoại vi đõy là con số mang tớnh lý thuyết bởi khi cú càng nhiều thiết bị đấu nối thỡ tốc độ truyền càng chậm do dải thụng của toàn bộ bus bị phõn chia đến từng thiết bị
• Chủ USB ( host USB)
Chủ USB chớnh là mỏy tớnh cỏ nhõn với hệ điều hành cú khả năng quản lý USB Một mạng USB chỉ được phộp cú một chủ USB , mỏy tớnh sử dụng phần cứng phần mềm USB để làm việc như một chủ bus . Mỏy tớnh nhận biết việc cắm thờm hay dỡ bỏ một thiết bị ngoại vi để khởi động quỏ trỡnh đỏnh số và cỏc quỏ trỡnh truyền dữ liệu khỏc trong bus. Mỏy tớnh cũng cú trỏch nhiệm kiểm tra trạng thỏi ,thống kờ hoạt động và kiểm tra ghộp nối điện giữa bộđiều khiển chủ và cỏc thiết bị USB ngoại vị
• Thiết bị USB
Cỏc thiết bị USB cú chức năng tớ trong mạng bus . Ta chia ra làm hai loại thiết bị USB :
- HUB
Một hub ngoài cú một cổng hướng về mỏy chủ (upstream) và 4 cổng ra thiết bị ghộp nối (downstream) trong mỏy PC cũng cú một hub cắm ngay trờn bản mạch chớnh hub này được gọi là hub gốc (roothub). Hub thường gồm cú một bộđiều khiển hub và một bộ lặp (repeater) một hub cú chức năng : chuyển một ổ cắm USB thành nhiều ổ cắm, nhận biết cỏc thiết bị mới được đấu vào , xoỏ đi một thiết bị đó đấu nối vào bus nhưng sau đấy được thỏo ra để thực hiện được việc này cú những trạng thỏi bus được tạo ra theo cỏch đặc biệt (dựa vào mức điện ỏp , ta khụng đề cập đến kỹ thuật này ở đõy)
Cú thể núi trỏi tim của hub chớnh là vi điều khiển USB 8x930 là loại vi điều khiển 8 bit với bộ nhớ và cổng ngoại vi được cấy ở bờn trong vi điều khiển này cú thể xử lớ được cả 4 loại truyền dữ liệu : điều khiển, ngắt đồng bộ cỏch biệt và khốị Truyền dữ liệu giữa thiết bị và mỏy chủ được thực hiện thụng qua một cặp điểm cuối trong vi điều khiển này mỗi điểm cuối được trang bị một bộđệm FIFO phỏt và FIFO thụ Tuỳ vào cỏc ứng dụng mà ta cần cỏc FIFO cú dung lượng khỏc nhau Hoạt động của bộ điều khiển USB được lập trỡnh thụng qua cỏc thanh ghi chức năng đặc biệt ., giao thức USB được cấy bờn trong ROM của 8x930 vỡ vậy người lập trỡnh khụng cần quan tõm đến vấn đề này
- Thiết bị chức năng
Là cỏc thiết bị ngoại vi như : chuột, bàn phớm. Màn hỡnh, mỏy quột, ADC, vi điều khiển ……mọi thiết bị chức năng của bus đều phải theo cỏc qui định của USB để mỏy chủ cú thể nhận biết được chỳng. Mọi thiết bị USB đều được thiết kế gồm 3 phần chớnh :
- Phần giao diện tuần tự SIE là vi mạch chịu trỏch nhiệm nhận và gửi dữ liệu theo chuẩn USB
- Một tổ hợp giũa phần cứng và firmware nhận nhiệm vụ truyền dữ liệu giữa khối SIE và điểm cuối của thiết bị qua cỏc đường ống (pipe) thớch hợp của chỳng
Chương 6. Ghộp nối trao đổi tin nối tiếp
- Thành phần thứ 3 là phần chức năng của thiết bị ngoại vi