5. 2.1 Vi mạch đệm 74LS245:
6.4.2 Mô tả hệ thống USB
Một hệ thống USB được mô tả bao gồm ba thành phần chính sau: - Kết nối USB (USB interconnect)
- Các thiết bị USB (USB devices) - Chủ USB (USB host)
Kết nối USB cho biết phương thức mà các thiết bị kết nối và truyền thông với máy chủ (host). Bao gồm như sau:
- Cấu trúc liên kết bus (Bus Topology): Mô hình liên kết giữa các thiết
bị USB và host
- Các quan hệ lớp trong (Inter-layer Relationships): Các tác vụ của
USB được thực hiện theo từng lớp trong hệ thống
- Mô hình luồng dữ liệu (Data Flow Models): LÀ cách mà dữ liệu di
chuyển trong hệ thống giữa các đối tác truyền thông
- Lập lịch USB (USB Schedule): USB cung cấp một kết nối chia sẻ.
Việc truy nhập vào kết nối được lập lịch để có thể hỗ trợ truyền thông đẳng thời và tránh xung đột
• Cấu trúc liên kết bus
Về mặt vật lý USB là một kiến trúc tầng sao (tiered star) . Một HUB ở tại trung tâm của mỗi sao, với 7 bit địa chỉ USB cho phép quản lý tối đa 127 thiết bị ngoại vi đây là con số mang tính lý thuyết bởi khi có càng nhiều thiết bị đấu nối thì tốc độ truyền càng chậm do dải thông của toàn bộ bus bị phân chia đến từng thiết bị.
Hình 6. 6 Cấu trúc tầng sao của usb
• Chủ USB ( host USB)
Chủ USB chính là máy tính cá nhân với hệ điều hành có khả năng quản lý USB Một mạng USB chỉ được phép có một chủ USB, máy tính sử dụng phần cứng phần mềm USB để làm việc như một chủ bus . Máy tính nhận biết việc cắm thêm hay dỡ bỏ một thiết bị ngoại vi để khởi động quá trình đánh số và các quá trình truyền dữ liệu khác trong bus. Máy tính cũng có trách nhiệm kiểm tra trạng thái,thống kê hoạt động và kiểm tra ghép nối điện giữa bộ điều khiển chủ và các thiết bị USB ngoại vi.
• Thiết bị USB
Các thiết bị USB có chức năng tớ trong mạng bus . Ta chia ra làm hai loại thiết bị USB :
- HUB
Một hub ngoài có một cổng hướng về máy chủ (upstream) và 4 cổng ra thiết bị ghép nối (downstream) trong máy PC cũng có một hub cắm ngay trên bản mạch chính hub này được gọi là hub gốc (roothub). Hub thường gồm có một bộ điều khiển hub và một bộ lặp (repeater) một hub có chức năng : chuyển một ổ cắm USB thành nhiều ổ cắm, nhận biết các thiết bị mới được đấu vào, xoá đi một thiết bị đã đấu nối vào bus nhưng sau đấy được tháo ra để thực hiện được việc này có những trạng thái bus được tạo ra theo cách đặc biệt (dựa vào mức điện áp, ta không đề cập đến kỹ thuật này ở đây)
Có thể nói trái tim của hub chính là vi điều khiển USB 8x930 là loại vi điều khiển 8 bit với bộ nhớ và cổng ngoại vi được cấy ở bên trong vi điều khiển này có thể xử lí được cả 4 loại truyền dữ liệu : điều khiển, ngắt đồng bộ cách biệt và khối. Truyền dữ liệu giữa thiết bị và máy chủ được thực hiện thông qua một cặp điểm cuối trong vi điều khiển này mỗi điểm cuối được
trang bị một bộ đệm FIFO phát và FIFO thu. Tuỳ vào các ứng dụng mà ta cần các FIFO có dung lượng khác nhau Hoạt động của bộ điều khiển USB được lập trình thông qua các thanh ghi chức năng đặc biệt ., giao thức USB được cấy bên trong ROM của 8x930 vì vậy người lập trình không cần quan tâm đến vấn đề này
- Thiết bị chức năng
Là các thiết bị ngoại vi như : chuột, bàn phím. Màn hình, máy quét, ADC, vi điều khiển ……mọi thiết bị chức năng của bus đều phải theo các qui định của USB để máy chủ có thể nhận biết được chúng. Mọi thiết bị USB đều được thiết kế gồm 3 phần chính:
+ Phần giao diện tuần tự SIE là vi mạch chịu trách 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 các đường ống (pipe) thích hợp của chúng
+ Thành phần thứ 3 là phần chức năng của thiết bị ngoại vi