【机械类文献翻译】USB通信存储测试中的应用
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usb接口在工业场景中的应用概述及解释说明1. 引言1.1 概述USB(Universal Serial Bus)接口是一种常见的数字设备连接标准,它以其灵活性、可扩展性和易用性而在消费类电子产品中得到广泛应用。
然而,USB 接口不仅仅被限制在个人消费电子领域,它也在工业场景中发挥着重要作用。
本文将对USB接口在工业场景的应用进行概述和解释说明。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
首先,在引言部分我们将简要介绍USB接口的概念和本文的目的。
其次,我们将在第二部分讲解USB接口的基本概念,包括USB接口的简介、工作原理以及分类。
第三部分将重点探讨USB在工业场景中的应用,具体涉及工业控制系统、工业自动化设备以及数据采集与传输等方面。
第四部分将对USB接口在工业场景中所面临的优势和挑战进行详细阐述。
最后,在结论部分我们将总结USB接口在工业场景中应用的前景和问题,并展望未来USB接口技术在工业领域的发展方向与趋势。
1.3 目的本文的目的是全面解释USB接口在工业场景中的应用,并对其优势和挑战进行分析。
我们希望通过本文的撰写能够让读者了解USB接口在工业领域中的作用,以及它所可能面临的问题和发展方向。
最终,我们希望为工业领域中对USB 接口感兴趣或有需求的人士提供一些有价值的参考和指导。
2. USB接口的基本概念2.1 USB接口简介USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)是一种常见的外部设备连接标准。
它是一种高速串行通信协议,用于连接计算机系统和外部设备,比如键盘、鼠标、打印机、摄像头等。
USB接口的设计目标是提供方便易用、高速传输和广泛兼容性。
2.2 USB接口工作原理USB接口采用主从结构,由主机和外部设备之间的通信组成。
主机可以是计算机系统或其他支持USB功能的设备,而外部设备则是通过USB接口与主机进行通信。
在USB接口上,数据通过四对导线进行传输:两对差分信号线用于双向数据传输(发送和接收数据),另外两条导线则用于电源供应和地线连接。
英文翻译USB 的互连支持数据在USB 主机与USB 设备之间的流动。
这一章主要讲述为了简化主机上的 客户软件(Software client)与设备的功能部件(function)之间的通信而必须的主机接口(host interface)。
在本章中所涉及的具体实现部份并不是必要的,这些实现部份是作为例子来阐述在响应USB 设备请求时的主机系统的行为。
只要USB 设备并不感觉到主机行为的改变,USB 主机完全可以提供一个不同的软件系统实现方法。
10.1 USB 主机概况10.1.1 概论图10-1展示了USB 通信模型之间基本的信息流与互连关系:逻辑的信息流 实际的信息流图 10-1通信模型层次关系图由图10-1可见,主机与设备都被划分成不同的层次。
主机上垂直的箭头是实际的信息流。
设备上对应的接口是基于不同实现的。
在主机与设备之间的所有通信最终都是通过USB 的电缆进行,然而,在上层的水平层之间存在逻辑的主机—设备信息流。
主机上的客户软件和设备功能部件之间的通信是基于实际的应用需求及设备所能提供的能力。
客户软件与功能部件之间的透明通信的要求,决定主机和设备下层部件的功客户 USB 系统 主机控制器 功能部件USB 设备 USB 总线接口能以及它们的界面(interface)这一章从主机的角度来描述上述的通信模型,图10-2描述了从主机角度看到的它与设备的连接。
主机在整个USB系统中是唯一的,它包括如下几个层次。
·USB总线接口·USB系统(USB System)·USB客户(Client)其中,USB总线接口处理电气及协议层的互连(详见第7章及第8章)。
从互连的角度看,USB设备和USB主机都提供类似的USB总线接口,如串行接口引擎(Serial Interface Engine SIE)。
由于主机在USB系统中的特殊性,USB主机上的总线接口还必须具备主机控制器的功能(Host Controller),主机控制器具有一个内集成的集线器(根集线器)提供与USB电缆的连接。
USB是英文Universal Serial Bus的缩写,中文含义是“通用串行总线”。
它是一种应用在PC领域的新型接口技术。
自从1995年PC机带有USB接口,1998年USB接口逐步走进大规模实用阶段。
这几年,随着大量支持USB的个人电脑的普及,USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。
在主机(host)端,最新推出的PC机几乎100%支持USB;而在外设(device)端,USB彩一个4针插头作为标准插头,可以将键盘、鼠标、打印机等不同计算机外围设备的接口统一起来,并可以彩菊花链形式把所有的外设连接起来而不损失带宽。
USB将作为PC外设扩展的新途径取代当前PC上的串口和并口。
课题背景随着计算机技术、通信技术和多媒体技术的发展以及计算机应用的普及,计算机系统除了包括显示器、鼠标和键盘等基本外围设备,还包括越来越多数字化设备,如打印机、扫描仪、Modem、麦克、数码相机等等。
这些日益多样化的设备并没有统一的接口标准,设备的安装和配置都比较复杂。
例如,连接打印机要用25针的并行接口,鼠标则用9针或25针的串行接口,而某些设备则需要使用专门插卡。
相对于外设种类和数量的增多,PC机传统接口从系统与用户两个角度都呈现出其固有限制。
从系统角度,其一,计算机端口资源(I/O地址、IRQ和DMA等)有限;其二,计算机提供的接口和主板插槽有限,通过添加板卡扩充接口的方法无法根本解决问题;其三,接口数据传输不能满足外设提出的更高要求,如更高速度和双向数据传输。
而对用户来讲,在一台PC上增加一台新的外设,通常需要完成一系列繁琐工作;关闭电源,打开机箱,安装外设的接口插卡;为了避免资源战胜冲突,设置路线为新的外设插卡选择合适的IRQ、DMA和I/O口地址;安装设备驱动程序。
总之,传统计算机接口已不能满足计算机的进一步发展和应用。
在此背景下,1995年,由Compaq、Digital Equipment、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Northern Telecom七家公司组成联盟,并建立USB-IF(USB 实施者论坛),决定将最初为将电话接入PC机而设计的USB作为一种计算机外设标准来推广。
自动化立体仓库的控制方法【1】BJ0806(04)曹靖斯摘要本文的目的是自动化立体仓库系统管理控制算法的研究。
想往常一样,控制算法的实现需要三个基本步骤:开发一个可靠的模型;设计一系列的优化标准程序;验证这些控制程序。
至于建模,在新的层次上执行实时优化,从而简化了低级别的控制结构,即优化系统,提高整体的性能。
在此背景下,讨论整个仓库的详细建模,和这种模型所使用的着色和网格框架。
以此对照,我们提出了两种控制算法,推导简化货架连续位置的假设,堆垛机(仓库通道内的移动的优化操作)和货叉在货架间提取或储存的一个直线操作。
为了评估所提出的控制性能和算法,我们定义了三种不同的考核指数。
相对于执行一个测试动作,考虑通信延迟并进一步验证算法计算用时。
最后,所提出的结构和控制算法应用到真正的工厂中。
1.介绍在过去的十五年间,在寻找最佳的规划与仓库管理系统上有了巨大的成就。
这些问题变得越来越具有挑战性,随着现代计算机技术的发展,可以实现复杂动作的全自动化控制。
规划包括了高级的决策,比如分配货物的存储位置(随机,分类,聚集相关产品的方法)(VandenBerg, 1999)或者设计仓库系统本体。
控制的最优化和调度储存以及检测请求组成了所谓的调度配送控制。
我们知道通常一个仓库包含多个通道,它们每一个都由堆垛机、货叉、提取/存储位置和输入输出缓冲区域来服务运行的。
(参见图1的例子是一个真正的布局)。
每一侧各有一个货架通道,包括横向和纵向。
此外,每一个通道由一个堆垛机服务并可以竖直和水平同时控制执行以下操作:1.提取存储在输入缓冲区走道上的库存单元;2.该单元被指定存储到某个货架位置;3.该货架位置被申请称为R;4.将货物送达R点并存储;5.堆垛机回到输入输出点。
这些动作被称为存储系统的内容,一个多命令的机器循环。
(Graves, Hausman,& Shieh, 1977; Bozer & White, 1984; Han,McGinnis, Shieh, & White, 1987; Lee, de Souza, &Ong, 1996).作为堆垛机,它沿着一个单维的路径在正交的轨道上运行,并进行提取(从主要的输入缓冲区,输出位置通道和选取存储的输出位置)和存储动作(进入的主要输出缓冲区,输入位置信道,选取/存储输入位置)。
USB通信技术在测控领域中的应用探讨
随着计算机技术和自动化技术的不断发展,USB通信技术在
测控领域中的应用也越来越广泛。
USB通信技术是一种高速
的通信技术,在数据传输方面比传统的串口通信技术更为优秀,因此在测控领域中有着很大的应用前景。
首先,USB通信技术在测控领域中的应用非常广泛。
它能够
实现多种数据传输方式,例如:广播模式、命令模式、批量模式等等,而且还能够进行多路的通信。
这对于测控系统的开发和调试非常重要,能够快速实现数据的传输和处理。
其次,USB通信技术可以实现全双工通信,即可以同时进行
数据的传输和接收。
这种特性在测控系统中非常重要,因为在数据的采集和控制过程中,需要不断地发送和接收数据,如果采用串口通信技术,那么就需要进行时间片切换等复杂的操作,而使用USB通信技术则可以省去这些复杂的操作。
再次,USB通信技术还可以支持热插拔功能,这对于一些需
要移动的设备非常重要。
例如:在工业生产中,需要对一些物品进行远程测量和控制,此时如果使用USB通信技术,就可
以将USB设备插入工业控制器中实现数据的传输和控制。
这
种方式比起传统的控制方式更为方便和高效。
总之,随着科技的不断发展和进步,USB通信技术在测控领
域中的应用也越来越广泛。
它有着灵活的数据传输方式,支持全双工通信,可以实现多路通信,还支持热插拔功能,因此在测控系统的设计和开发中有着不可替代的作用。
将来随着计算
机技术和自动化技术的不断发展,USB通信技术在测控领域中的应用前景也将更加广阔。
USB基本概念介绍1、什么是USBUSB是Universal Serial Bus的缩写,翻译为中⽂就是通⽤串⾏总线。
在USB出现之前,计算机领域已经存在很多的接⼝,这些接⼝互相都有⾃⼰的应⽤领域,并且之间互不兼容,⽤户为了使⽤不同的应⽤,需要配置不同的硬件接⼝。
USB的出现就是为了解决这些问题,通过单个的USB接⼝,同时⽀持不同的应⽤,⽅便不同设备的互联。
说⽩了,USB就相当于在众多接⼝之上,设计出⼀个万能的USB接⼝,以后各种外设都可以使⽤这种接⼝。
2、USB相关的硬件2.1 USB主机控制器USB设备,从物理上的结构来看,包含了主机Host端和设备Device端。
其中,主机端有对应的USB的主机控制器Host Controller,⽽设备端,对应的是USB设备。
例如,我们⽇常使⽤的台式电脑的机箱上的USB接⼝就属于主机控制器⼀种,⽤以存储资料的U盘属于USB设备⼀种。
由于历史原因,USB的主机控制器有多种不同的类型,分为OHCI和UHCI、EHCI和XHCI。
尽管不同的USB主控类型有着不同的特点,但他们都符合对应的USB规范,都实现了USB规范中所规定的USB主控所要实现的内容。
不同类型USB控制器之间简要概括可以如下表所⽰:USB主机控制器类型共同点区别对应的USB的协议和⽀持的速率创⽴者功能划分常⽤于OHCI都实现了对应的USB的规范中所要求的功能USB 1.1=LowSpeed和FullSpeedCompaq,Microsoft和NationalSemiconductor硬件功能 > 软件功能⇒硬件做的事情更多,所以实现对应的软件驱动的任务,就相对较简单扩展卡,嵌⼊式开发板的USB主控UHCI Intel软件功能 > 硬件功能⇒软件的任务重,可以使⽤较便宜的硬件的USB控制器PC端的主板上的USB主控EHCI USB 2.0=HighSpeedIntel定义了USB 2.0主控中所要实现何种功能,以及如何实现各种USB 2.0主控xHCI USB 3.0=SuperSpeedIntel定义了USB 3.0主控中所要实现何种功能,以及如何实现各种USB 3.0主控2.2 USB接⼝的引脚定义USB 1.x/2.x共有4个引脚,分别为VBUS、D-、D+、GNDVBUS:+5V电源引脚D-:data-,数据线,与D+构成差分信号D+:data+,数据线,与D-构成差分信号GND:Ground,地线在USB主机端的每个端⼝的D+和D-上,分别接了⼀个15K欧姆的下拉电阻到地。
附录附录一安装(数字微型电路)DMC-21X3一个完整的安装,运行DMC-21X3系统需要9个步骤:步骤一确定总电机的配置。
步骤二在DMC-21X3上安装跳线,系统所有的分区需要连接模块。
步骤三在DMC-21X3上安装通讯跳线。
步骤四安装通信软件。
步骤五为控制器连接上+5V, ±12V直流电源。
步骤六运用Galil通信软件建立通讯系统。
步骤七确定轴系用于正弦信号变换。
步骤八使放大器和编码器连接。
步骤九a连接标准伺服电机。
步骤九b连接正弦变换电机。
步骤九c连接步进电机。
步骤十调整伺服系统。
步骤一确定总电机的配置在运行电机控制系统之前,用户必须选择理想的电机配置。
DMC能控制一些标准伺服电机,正弦变化无刷电机和步进电机的连接。
凭借这些,用户可以任意应用可选择放大器或ICM-20100/ICM-20105来分配作为应用的信号。
其他类型的执行机构,例如液压技术也能被控制,具体请查阅Galil。
下列信息对选择合适的电机配置很有帮助:标准伺服电机系统:厂家装配的DMC-21x3已经为标准伺服电机系统提供了一个正负10v的模拟控制信号,没有硬盘或者软盘配置对于标准伺服电机系统是必须的。
正弦变换信号正弦变换信号是通过一个简单的软件控制BA配置的。
这个配置导致控制者反复配置有用控制轴系的数量。
每个正弦变换电机都需要两个DAC。
在标准伺服系统中,DMC-21x3有一个DAChshund/轴。
为了使正弦变换信号有额外的DAC,控制器必须配置正如每个正弦变换信号轴有一个额外的轴。
例如,为了控制两个标准伺服轴和一个正弦变化信号轴,控制器将需要一个完整的四个DAC并且需要一个DMC-2143.正弦变化信号的配置需要BA。
例如,BAA建立一个轴来正弦控制。
正弦信号的第二个DAC将被控制器最高效率的应用。
例如:应用一个DMC-2143,BAA控制将被配置成A轴从而成为正弦信号的主体,D轴将成为第二个正弦信号。
BA指令也将配置成控制器来显示控制器对每个正弦控制信号轴有一更少的标准控制轴。
Design theory of stored testing and measuring system and its realization in dynamic data measurement of missileBeijing Institute of TechnologyStored testing and measuring is a kind of dynamic test technology wherein micro data recording gauge is embedded in the object to be measured in the condition that there is no or allowable effect on it. The information is collected and memorized at the spot in real time. The recording device is recollected and computer is used to process the measured information. The key to realize dynamic stored testing and measuring lies in developing of stored testing and measuring system (STMS) that can work normally in the testing environment and have either no effect on the object to be measured or the effect is in the allowable range.The definition, character, application field and basic elements are studied systematically. The overall review of research and development situation in home and oversea is given. During Ph.D candidate studying period, the author has presided over the development of data-recording devices used on 60 channels dynamic data testing and measuring (TM) during atmosphere-reentering of intercontinental ballistic missile (ICBM) warhead, intelligent missile blockbox used on dynamic data-recording of certain heavy anti-tank missile flight, anti-warship missile slip track flight fuse data testing and measuring system, cannon shoot missile ball cartridge flight data-recording device, STMS of inner overloading curve of penetrative pill and ball chamber. Based on these experiences the author analyses thoroughly the inner rules of testing and measuring technology and summarize the design concept and design rules in a philosophical view. The design principles that can conduct theengineering practice of STM are established, which make the design of STMS optimized in a logical and rational way.The STMS researched in the paper mainly used in the special environment with the following attributes: (1) transient single process;(2)multi-parameter interrelation, strict time-relation and the need of precise measuring simultaneously; (3) analogue and digital information, high range transient signal and micro range slow-change signal exist simultaneously (the range difference greater than four orders and both the amplitude-testing and the process-recording is needed); (4) bad testing and measuring environment, for example, high temperature up to 3000℃, high press up to 1000Mpa, 100,000g strong impact vibration , high rotate speed and strong magnetic disturbance; (5)the measured system is high-technology product with expensive test (up to tens of millions RMB for one experiment); (6) small test space (no disturbance to the tested system is required and effect be smallest); (7) difficult to recovery; and so on.After systematically studying many of the STMS examples, the design theory and ten microscopical design principles of STMS are presented. They include realizability of working principle, recollectability of testing and measuring data, matching and/or harmonizing, compatibility, environment-adaptability, reusing and calibrationability, flexible design, modularization design, optimizing and trade-off of technology schemes. The conception of state design of STMS is firstly presented. The basic conceptions (for example, STMS state, state variable, state space, state net, state assemble and state chain) are defined, followed by studying of state assemble, establishing of state chain and/or state net design principles and methods. Further, their application scope and typical applications are illustrated. The time power factor theory andthe mathematics description of system state and its transformation are presented.Considering STMS as an information transmission system, the information transmission model of it is established. The testing and measuring information flow, equivalent information transmission model and noise model are analyzed. From the information transmission view, the similarity between STMS and Shannon communication system is compared to establish the theory basis for studying TM channel by application information theory.Quantify algorithmic defining information of measured signal that make use of entropy and entropy power has been presented, including TM channel capacity principle, the maxim interinformation principle and information rate distortion principle. Channel capacity of continuous analogue signal TM and anti-disturbance capacity limitation. The relation equation between STM channel transmission information and signal energy as well as TM channel anti-disturbance capacity limitation equation is established. The optimization analogue signal TM channel is presented, based on analysis of channel frequency character and information entropy, the maxim SNR condition of TM channel and the condition wherein both the minim TM channel output waveform and the maxim SNR condition are obtained. In the design of TM channel information the conception of distortion and rate distortion is introduced, moreover, the calculation equation of TM channel information rate distortion function is established.STMS digital signal TM channels are composed of one or more duality signal channel. In the paper, the digital test channels are synthesized as a combinaiton of “Z” channel and the channel of symmetric disturbed information. The basic channel and channel capacity as well as caculaiton of channel overlap probability are researched. Moreover, the informationchannels capacity and the best channels layout of test instruction channels and test data channels are discussed.Sampling and quantizing are the most important technology in STMS, which is related to information obtaining quality and STM precision. In common sampling TM system, the sampling frequency setup is inclined to be high (especially while the measured object is not known clearly) in order to obtain enough data. Thus, there is much information redundancy. Real time information compression technology must be developed so that more information that is useful can be recorded in the limited memory (reversely, the STMS cost can be reduced since the needed memory capacity is compressed).According to the attribute of the measured signal, the TM requirement, working environment and so on, the basic problems of STM sampling design are researched. Four STM sampling strategy (uniformity sampling, automatic subsection uniformity sampling, programmable self-adaptive subsection uniformity sampling and self-adaptive sampling) are presented. The algorithm of zero order and one order predictable self-adaptive sampling is introduced in detail. The source of sampling error and the method to avoid it are analyzed and researched.Two kinds of sampling signal quantizers (uniformity and ununiformity) are presented. The information rate distortion function of the uniformity quantizer and the SNR algorithm are established. The signal capacity and multi-channel information TM principle is researched. The alternative principle of ADC multi-channel transducer is presented.Information can be stored in magnetic memory dielectric (MMD) or semiconductor CMOS memory. The latter is commonly used in STMS due to complex control, large volume and low anti over-loading ability of MMD.Information memory subsystem in STMS is studied and designed. Moreover, information memory effective principles are presented, including: (1) Designing memory controller in term of sampling sequence and recording mode. (2) For address generator composed of serial counter, the propulsion of address is done by the rising edge of WR signal. (3) Reducing memory sub system transmission time as possible as one can or making the CMOS memory operation during transmission invalid.Based on study of the information compression principle, two information compressive storing algorithms are presented. One is the algorithm of finite span error limitation used in real time dynamic data collecting. The computer simulation shows that the algorithm is very effective in real-time data compression and storage (data compressive ratio up to 13.6 and memory space save up to 92%). The other is data model compressive algorithm based on dynamic data modeling. Error tolerence technology and redundancy design of STMS are also researched.The double-circle-recording principal and method for improving reliability in measuring transient signals is illustrated. The essential technologies of STMS, including three-micro technology (microvolume, micropower, micronoise), anti high over-loading technology and interface technology etc. are discussed in detail.DF-5A missile is a kind of middle/long distance strategy nuclear missile. It is a necessary task in missile system research to test and measure missile ball cartridge flight dynamic data. In the past, dynamic data of missile system are obtained by the wireless remote test system and magnetic tape recording device. Since plasma intermit section is “black area” of wireless system, missile dynamic data can’t be recorded by wireless remote test. Memory resending wireless remote test can be used to obtain “black area” data, however, only limited dynamic data beforethe missile head contact the ground can be obtained since missile head approach the ground quickly after leaving the “black area”. The other method is micro magnetic tape device on board, but the device operation is complex and the reliability is low.Under the instruction of principle mentioned above, dynamic STMS for a new strategy missile full ballistic trajectory is developed. Without the complex operation of traditional magnetic tape recording devices before blasting-off, the STMS can both inspect 60 channels dynamic data from distance far to 300m and complete inspection and store of missile head system data without dismounting the missile. The device can precisely do the testing and measuring task while the missile head reenter atmosphere plasma intermit section. It’s reliability is higher than magnetic recording devices and it is simpler than wireless remote test system. As substitution of onboard magnetic devices, the STMS is one of the most important measure means of missile head.In the paper the design theory, basic element, working principle, essential technology and reliability experiment of the missile data-recording device are illustrated in detail.The onboard flight test of missile data-recording device was carried out in July, 1995. During atmosphere-reentering of missile head in the experiment the wireless system was invalid, the magnetic-recording devices was broken down, only the STMS devices obtained 60 channel dynamic data during DF-5A reentering atmosphere and the result is highly-praised by the customer.存储测试系统的设计理论存储测试是指在对被测对象无影响或影响在允许范围的条件下, 在被测体内置入微型数据采集与存储测试仪, 现场实时完成信息的快速采集与记忆, 事后回收记录仪, 由计算机处理和再现测试信息的一种动态测试技术。
USB OTG技术及其在存储测试中的应用存储测试是在对被测对象无影响或影响在允许范围的条件下,在被测体或测试现场放置微型数据采集与存储测试仪,现场实时完成信息的迅速采集与记忆,事后回收并由计算机处理和再现测试信息的一种动态测试技术。
存储测试的主要技术特点是现场实时迅速完成动态数据采集与存储记忆,特殊是在多种恶劣环境和紧凑设计条件下完成动态参数测试,事后回收处理再现。
传统的存储测试仪存在着如下不足:(1)存储介质置于仪器内部,回读数据必需将囫囵仪器伺收。
因为存储测试所濒临的测试环境复杂,往往加装了复杂、粗笨的防护体或置于掩体中,给仪器的拆卸回收造成了困难。
而户外回读分析数据往往受条件所限难以续施。
(2)随着存储测试技术的进展,存储测试所濒临的对豫和环境日趋复杂,测试时光和所需容量灵便多变,并逐步加大。
因为传统的存储测试仪设计结构所限,不同容量就意味着要重新设计生产新的仪器。
(3)当前的计算机主板普遍集成了接口,存储测试仪一贯采纳的"大端口"如:并口、串口等已逐渐被抛弃。
一些新推出的主板甚至只集成了。
USB 口。
存储测试仪接口必需适应这一改变,通过一定的措施实现基于。
USB 口的通信。
本设计采纳南京沁恒公司的CH375和的ATmega32所设计的存储测试仪有效克服了以上的不足,在实际应用中取得了良好的效果。
U盘作为新型移动存储设备,以体积小、速度快、抗震惊、通用性强的特点备受青睐。
该系统通过单片机对U盘举行读写操作,采集数据按文件方式挺直存储到U盘,可以有效提高数据保存速度及牢靠性。
特殊适合于长时问、大容量数据采集的场合,便利了与PC等上位机举行数据交换,从而实现现场采集数据、室内分析数据。
通过更换U盘可以灵便挑选系统容量,极大地提高了存储测试仪的通用性,降低了测试成本。
2 USB OTG及海量存储设备协议作为USB 2.0的补充规范USB OTG(On The Go)以其双重强大功能使USB设备挣脱了对PC的彻低依靠,USB外设在无PC主机参加的状况下可以挺直互连以举行通信。
USB协议分析仪在实际USB连通中的作用在现代电子设备中,越来越多的使用USB接口,不仅因为其使用方便,即插即拔,更因为其价格低廉,协议开放,而广泛使用在各种电子设备上,并且已经发展为不可缺少的一种接口形式。
但USB接口的开发过程中,对于工程师来说还是会遇到这样或那样的问题,如何提高调试效率,缩短研发周期,就需要一种调试测试工具——USB协议分析仪。
USB协议分析仪USB协议分析仪是协议层的分析工具,是测试设备的一种。
对于USB这种高速串行总线来说,仅仅进行物理层测试是远远不够的,由于在高低电平中寓含着丰富的指令,传递着大量信息。
所以对于USB传输协议就需要专用的USB协议分析仪来分析测试,USB协议分析仪是按照标准的USB协议来分解数据,将包含有用信息的数据提取出来,并解释这些数据的含义。
随着设备之间传递数据速度的不断提高,越来越多的高速串行总线被使用,如SATA、SAS、Ethernet、FC等等,这些高速串行总线也同样有其协议分析工具。
为了让读者更好的了解USB协议分析仪的功能与用途,本文列举一个调试USB通信的小例子。
实验环境如图所示,左侧计算机安装USB协议分析仪软件,加上USB协议分析仪主机构成USB 协议分析系统。
DE2实验板作为USB设备,右侧计算机安装应用程序对DE2进行操作。
我们主要关心安装有应用程序的计算机与DE2实验板之间的USB通信是否正常,并且希望了解这个通信过程是怎样完成的。
DE2实验板是教学过程中使用的开发板,针对USB通信接口部分有一片接口控制芯片,可通过加载固件程序控制USB数据传输,对于USB开发工程师来说,编写固件程序是实现USB通信的重要部分,但很难验证固件程序是否正确,是否按照工程师的意愿执行。
在PC 端安装有应用程序控制实现哪些功能,是在设备底层还需要编写驱动程序,确保可实现USB 通信,在生产研发中,驱动程序部分和应用程序部分大多由软件工程师完成,所以USB协议分析仪是硬件工程师和软件工程师都需要的测试设备。
USB通信技术在自动测试系统中的应用1 引言自动测试系统ATS(Automatic Test System)集成测试所需的全部激励与测量设备,计算机高效完成各种模式的激励及响应信号的采集、存储与分析,对被测单元进行自动状态监测、性能测试和故障诊断。
总线是ATS 的重要组成部分,是计算机与测试硬件内部及外设传递信息的公共通路,其性能参数直接影响ATS 整体的功能实现和性能指标。
通用串行总线USB(Universal Serial Bus)主要用于PC 与外围USB 设备互联。
其物理连接是一种分层的菊花链结构,最多支持5 Hub 层及127 个外设。
该结构独立性强。
抗干扰性强、传输速率高、占用资源有限、使用灵活、支持热插拔,因此USB 技术逐渐成为现代ATS 数据传输的发展趋势。
这里通过Cypress 公司的USB 单片机CY7C68013A 的PE 和GPIF 接口实现计算机与测试控制器件FPGA 和缓冲FIFO 的高速数据通信,完成ATS 测试指令信号和数据的下载,自检和反馈数据的上传功能,实现测试技术的智能化。
重点从USB 硬件和固件代码设计阐述在测试系统数据传输过程中USB 技术的应用。
2 USB 接口通信工作流程USB 具有灵活的1 二作流程,如图1 所示。
图1 中,USB 设备的工作流程从设备连接→上电→复位→分配地址→配置操作→执行固件代码,6 大工作状态,这些状态在USB 主机的控制下实现状态间的转换和总线的访问。
USB 设备随时根据总线活动情况判断是否进入或退出挂起状态,节省USB 系统的功耗。
从图1 分析可知,USB 通信包括USB 系统应用软件、设备及总线驱动程序和USB 固件3 层。
应用软件设计由2 部分组成:动态链接库和应用程序。
动态链接库负责与内核态的USB 功能驱动程序通信并接收应用程序对USB 设备I/O 的各种操作请求,应用程序调用Win32 APl 函数DeviceToCon-trol 向设备发出命令;USB 设备驱动程序通过总。
USB3.0接口在数据存储系统中的应用张会新;石永亮;秦丽;崔建利【摘要】目前存储器需存储的数据量越来越大,高速数据传输系统的需求变得极为迫切;为实现海量数据的高速稳定传输,并同时具有便携性及兼容性等特征,介绍了一种以FPGA为控制核心,DDR2 SDRAM为高速大容量缓存,USB3.0接口作为记录器与计算机进行数据通信接口的高速数据传输系统,通过模块硬件电路及软件协议实现了数据的高可靠性稳定传输,解决了大容量存储器和计算机之间的数据传输速度瓶颈;经长期试验证明:该接口传输速度可稳定达到150M/s,且数据可靠无误,满足任务设计要求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2015(023)003【总页数】4页(P1017-1019,1025)【关键词】USB3.0;DDR2;FPGA;高速数据传输【作者】张会新;石永亮;秦丽;崔建利【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP30 引言如今的高速大容量数据记录器需要保存大量的数据信息,多则几十个G,甚至上百个G,这些数据最终是要通过特定的接口,如USB接口、PCI接口等传输到主机上,以便进行数据分析,PCI总线虽然最快速度可以达到264M/s,但由于其携带不便,不易推广,而传统的基于USB2.0的数据传输系统受限于480 Mbps的带宽,很难满足要求,而USB3.0的理论传输速度最快可达5 Gbps[1],且携带方便,并能向下兼容USB2.0,因此本文结合实际项目工程将USB3.0 接口作为存储器与PC机的通信接口,并以此为架构设计出了一个通用性强、性能优越的高速大容量数据传输电路的硬件平台。
系统开发者指南USB在测试和测量环境中的使用应用指南1465-12这套应用指南为您介绍如何利用开放连通性标准简化测试系统的集成。
这些应用指南的总体目标是帮助您获得可靠结果,满足您对吞吐能力的要求,并将成本控制在预算范围内。
USB在测试和测量环境中的使用,是该系列中的第四篇应用指南,使您能深入了解作为测试系统连通性选择方案之一的通用串行总线(USB)。
第一篇应用指南AN 1465-9 LAN 在测试系统的使用:基本原理为您介绍局域网(LAN)的主要部件,LAN在测试系统中的使用,该系列的其它应用指南的主要议题包括网络和PC配置。
请参看第9页上本系列其它应用指南的标题。
目录评估您的连通性选择2 GPIB2 LAN2 USB2 USB 在PC世界中3 USB 的故事3 USB 的连接3 USB 的速度4 Agilent对USB仪器连通性的支持4用Agilent IO Libraries Suite 设置USB仪器5通过USB连接仪器5与USB连接设备通信6术语表8相关文献9评估您的连通性选择无论您是要建立实验台上的ad hoc系统,还是设计生产线的永久性解决方案,今天在现代仪器与计算机的连接上有三种最好的选择,即GPIB、LAN和USB。
GPIB最常用的测试和测量仪器程序接口是原称HP-IB的通用接口总线(GPIB),它也可称为IEEE-488。
GPIB易于连接,可提供良好的电气和机械可靠性,对于众多自动应用有足够的吞吐率,因而在二十多年中,它是大多数测试自动化任务的明智选择。
GPIB的最大不足是连接器和电缆的尺寸及售价,以及需要在PC中安装接口卡,因为GPIB不是PC的标准配置。
LAN目前的PC已广泛采用工业标准LAN连接,从而成为当前相对GPIB有吸引力的替代方案。
LAN技术兼具开放性、低售价、高速度和可靠的机械特性。
此外,许多办公室和工厂现已安装了LAN,使分散工作的团队能容易地发送、保存和检索测试数据。
USB在存储器芯片在线测试系统中的应用
刘晓楠;王震宇;尹美娟
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2005(21)10Z
【摘要】本文介绍了在存储器芯片在线测试系统中,运行Windows操作系统的工控机作为上位机,运行Dos操作系统的工控机作为下位机。
为了实现上下位机之间的通信,上位机利用Delphi7集成环境中的Spcomm控件开发通信接口软件.下位机使用自行设计的基于ISA插槽和USB100模块的通信板。
本文将重点介绍本系统中数据通信部分的设计与实现。
【总页数】4页(P131-133,110)
【作者】刘晓楠;王震宇;尹美娟
【作者单位】郑州解放军信息工程大学信息工程学院,450002
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于USB通信的PEMFC内阻在线测试系统设计 [J], 李小君;陈启宏
B在存储器芯片在线测试系统中的应用 [J], 刘晓楠;王震宇;尹美娟
3.计算机在线测试系统及其在岩石强度试验中的应用分析 [J], 黄勇
4.计算机在线测试系统及其在岩石强度试验中的应用分析 [J], 黄勇
5.在线测试系统在初中化学教学中的应用 [J], 孟静静;付丽蓉;李晓春
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英文翻译USB 的互连支持数据在USB 主机与USB 设备之间的流动。
这一章主要讲述为了简化主机上的 客户软件(Software client)与设备的功能部件(function)之间的通信而必须的主机接口(host interface)。
在本章中所涉及的具体实现部份并不是必要的,这些实现部份是作为例子来阐述在响应USB 设备请求时的主机系统的行为。
只要USB 设备并不感觉到主机行为的改变,USB 主机完全可以提供一个不同的软件系统实现方法。
10.1 USB 主机概况10.1.1 概论图10-1展示了USB 通信模型之间基本的信息流与互连关系:逻辑的信息流 实际的信息流图 10-1通信模型层次关系图由图10-1可见,主机与设备都被划分成不同的层次。
主机上垂直的箭头是实际的信息流。
设备上对应的接口是基于不同实现的。
在主机与设备之间的所有通信最终都是通过USB 的电缆进行,然而,在上层的水平层之间存在逻辑的主机—设备信息流。
主机上的客户软件和设备功能部件之间的通信是基于实际的应用需求及设备所能提供的能力。
客户软件与功能部件之间的透明通信的要求,决定主机和设备下层部件的功客户 USB 系统 主机控制器 功能部件 USB 设备 USB 总线接口能以及它们的界面(interface)这一章从主机的角度来描述上述的通信模型,图10-2描述了从主机角度看到的它与设备的连接。
主机在整个USB系统中是唯一的,它包括如下几个层次。
·USB总线接口·USB系统(USB System)·USB客户(Client)其中,USB总线接口处理电气及协议层的互连(详见第7章及第8章)。
从互连的角度看,USB设备和USB主机都提供类似的USB总线接口,如串行接口引擎(Serial Interface Engine SIE)。
由于主机在USB系统中的特殊性,USB主机上的总线接口还必须具备主机控制器的功能(Host Controller),主机控制器具有一个内集成的集线器(根集线器)提供与USB电缆的连接。
USB系统(USB System)使用主机控制器来管理主机与USB设备的数据传输。
USB系统与主机控制器之间的界面基于主机控制器的硬件特性。
USB系统层相对于主机控制器而言,处理的是以客户观点见到的数据传输及客户与设备的交互。
这包括附加的USB信息,比如协议头(Protocol Wrappers)。
USB系统还必须管理USB的系统资源,以使得客户的访问成为可能。
客户(管理界面)通道组(到某一接口)IRPS 配置信息USB驱动器主机软件标准通道(到缺省端口地址)硬件定义USB 电缆通道,代表相应层之间连接的抽象图10-2 主机通信图USB 系统有三个主要组成部份:·主机控制器驱动(Host Controller Driver )·USB 驱动 (USB Driver)·主机软件 (host software)主机控制器驱动的存在,方便地将各种不同的主机控制器实现映射到USB 系统,客户可以不必知道设备到底接在哪个主机控制器上就能同设备进行通信。
USB 驱动提供了基本的面向客户的主机界面。
在HCD 与USB 之间的接口称为主机控制器驱动接口(Host Controller Driver Interface HCDI)。
这层接口不能被客户直接访问,所以也不是由USB 具体来完成的。
一个典型的HCDI 是由支撑各种不同主机控制器的操作系统来定义的。
USBD 提供I/O 请求包(I/O Request Packets)形式的数据传输,以某一特定通道来传输数据。
另外,USBD 为它的客户提供一个容易被支配及配置的抽象的设备。
作为这种抽象的一部份,USBD 拥有标准通道(参见第5章及第9章)对设 主机控制器驱动硬件定义 USB 总线接口 主机控制器 SIE备进行一些标准的控制。
这标准通道实现了USBD与抽象设备之间的逻辑通信。
(见图10-2)在有些操作系统中,提供了额外的非USB系统软件以支持设备的配置及设备驱动程序的加载。
在这样的操作系统中,设备驱动程序应使用提供的主机软件接口而不是直接访问USBDI。
客户层描述的是直接与USB设备进行交互所需要的软件包。
当所有的设备都已连上系统时,这些客户就可以直接通设备进行通信。
一个客户不能直接访问设备的硬件。
该言之,主机可提供如下的功能·检测USB设备的连接与断开。
·管理主机与设备之间的标准控制流。
·管理主机与设备之间的数据流。
·收集状态及一些活动的统计数字。
·控制主机控制器与USB设备的电气接口,包括提供有限的能源。
在下面的章节中,我们将较细的阐述USBDI所能提供的功能。
对于特定的主机平台与操作系统下的实现接口请参照相关的操作系统手册。
所有的集线器都通过状态改变通道报告它的状态的改变,其中包括设备的连上与断开等。
USBD的一类特殊客户即:集线器驱动器拥有这些状态改变通道,接收这些状态的改变。
对于像设备连结这种状态改变,集线器驱动器将加载设备的驱动程序。
在有些系统中,这种集线器驱动程序是操作系统提供的主机软件的一部份,它用来管理设备。
10.1.2控制机构控制信号可通过带内信号(in-band-singling)及带外信号(out-of-bard-signaling)两种方式在主机与设备之间传输。
带内信号将控制信息及数据信息混在一起用同一通道传输,以至于主机根本就没有觉察到。
而外带信号是通过单独的通道进行传输。
任何一个已连接的设备都有一个标准的信息通道,即标准通道。
这个主机与设备之间的逻辑的连接用于传输USB的标准控制信息,比如对设备的配置信息等。
这些标准通道为USB的设备提供了标准的接口,它也可以用来进行基于特定设备而不同的通信,这些通信由拥有所有这些通道的USBD作媒介。
一些特定的设备可能允许使用额外的信息通道来传输特定设备的控制信息。
这些额外的信息通道与标准通道使用同样的协议,但是传递的信息是基于特定的设备的,也不是由USB具体标准化的。
USBD支持和它的客户共享使用标准通道,它还提供给客户与设备相连的其它控制通道的访问。
10.1.3 数据流主机控制器在主机与USB设备之间传递数据。
这些数据被看作连续的字节流。
USB支持4种形式的数据传输·控制传输。
·同步传输。
·中断传输。
·块传输。
有关于传输方式的额外信息请参见第5章每个设备具有一到多个界面以用于客户与设备之间的数据传输。
每个接口由一到多个在客户及设备端点之间独立传输的通道组成。
USBD根据主机软件的请求来初始化这些通道和接口。
当这些配置请求提出后,主机控制器将基于主机软件所提供的参数来提供服务。
每个通道基于数据传输模式和请求的有如下几个特性:·数据传输的频率。
·数据是以恒定速率提供还是随机出现的。
·在数据传输前可延迟的时间。
·在传输过程中数据的丢失是否是具有灾难性。
USB设备的端口描述了与之相连接的通道的特性。
USB设备端口的特性的具体描述可参照第9章。
10.1.4 收集状态及活动统计数据作为普通的为所有主机与设备之间的控制流与数据流服务的USB系统与主机控制器,一直处于随时接收状态变化及活动信息的状态,以使软件能及时接收并处理这些状态的变化。
这里并不具体讲述需要被跟踪的状态信息及这些状态信息的特殊的格式。
10.1.5 电气接口因素主机为连在集线器上的USB设备提供能量。
一个集线器口所能提供的能量具体值在第七章有详细说明。
10.2 主机控制器功能在所有的实现中,主机控制器都必须提供基本相同的功能。
主机控制器对主机及设备来讲都必须满足一定的要求。
下面是主机控制器所提供的功能的概况。
每种功能在下面的小节中还有具体的说明。
1 状态处理(State Handling) 作为主机的一部份,主机控制器报告及管理它的状态。
2串行化与反串行化对于从主机输出的数据,主机控制器将协议及数据信息从它原始形状转换为字位流。
而对于主机接收的数据主机控制器进行反向操作。
3 帧产生(Frame Generation) 主机控制器以每1ms为单位产生SOF标志包。
4 数据处理主机控制器处理从主机输入输出数据的请求。
5 协议引擎主机控制器支持USB具体规定的协议6传输差错控制所有的主机控制器在发现和处理已定义的错误时展现相似的行为。
7 远程唤醒所有的主机控制器都应具有将总线置于挂起状态及在远程唤醒事件下重新启动的能力。
8 集线器集线器提供了标准的将多个USB设备连到主机控制器的功能。
9 主机系统接口主机控制器在主机系统控制器之间建立一个高速的数据通道。
下面的各节将对上面提到的各功能进行详细的讨论。
10.2.1 状态处理主机控制器具有一系列USB系统管理的状态。
另外,主机控制器为下面两个与USB有关的部份提供接口。
·状态改变传播·根集线器根集线器提供与其它USB设备一样的标准状态给集线器驱动器。
有关USB 状态与其它之间的相互关系的详细讨论请参照第7章。
主机控制器的总的状态与根集线器及总体的USB密不可分。
任何一个对设备来说可见的状态的改变都应反映设备状态的相应改变。
从而保证主机控制器与设备之间的状态是一致的。
USB设备通过使用恢复信号请求唤醒,使设备回利已配置的状态。
主机控制器本身也可以通过同样的方法产生一个恢复事件。
主机控制器通过使用该实现系统的某种机制来通知主机的其它部份已产生了一个恢复事件。
10.2.2 串行化与反串行化通过物理上的传输是以字位流的形式出现的。
不管是作为主机的一部份,还是作为设备的一部份,串行接口引擎(STE)处理USB传输过程中的串行化与文串行化工作。
在主机上,串行接口引擎是主机控制器的一部份。
The basic flow and interrelationships of the USB communications model are shown in Figure 10-1Figure 10-1. Interlayer Communications ModelThe host and the device are divided into the distinct layers depicted in Figure 10-1. Vertical arrowsindicate the actual communication on the host. The corresponding interfaces on the device areimplementation-specific. All communications between the host and device ultimately occur on thephysical USB wire. However, there are logical host-device interfaces between each horizontal layer.These communications, between client software resident on the host and the function provided by thedevice, are typified by a contract based on the needs of the application currently using the device and thecapabilities provided by the device.This client-function interaction creates the requirements for all of the underlying layers and their interfaces.Universal Serial Bus Specification Revision 1.1208This chapter describes this model from the point of view of the host and its layers. Figure 10-2 describes,based on the overall view introduced in Chapter 5, the host’s view of its communication with the device.Figure 10-2. Host CommunicationsUniversal Serial Bus Specification Revision 1.1209There is only one host for each USB. The major layers of a host consist of the following:_ USB bus interface_ USB System_ Client.The USB bus interface handles interactions for the electrical and protocol layers (refer to Chapter 7 andChapter 8). From the interconnect point of view, a similar USB bus interface is provided by both the USBdevice and the host, as exemplified by the Serial Interface Engine (SIE). On the host, however, the USBbus interface has additional responsibilities due to the unique role of the host on the USB and isimplemented as the Host Controller. The Host Controller has an integrated root hub providing attachmentpoints to the USB wire.The USB System uses the Host Controller to manage data transfers between the host and USB devices.The interface between the USB System and the Host Controller is dependent on the hardware definition ofthe Host Controller. The USB System, in concert with the Host Controller, performs the translationbetween the client’s view of data transfers and the USB transactions appearing on the interconnect. Thisincludes the addition of any USB feature support such as protocol wrappers. The USB System is alsoresponsible for managing USB resources, such as bandwidth and bus power, so that client access to theUSB is possible.The USB System has three basic components:_ Host Controller Driver_ USB Driver_ Host Software.The Host Controller Driver (HCD) exists to more easily map the various Host Controller implementationsinto the USB System, such that a client can interact with its device without knowing to which HostController the device is connected. The USB Driver (USBD) provides the basic host interface (USBDI) forclients to USB devices. The interface between the HCD and the USBD is known as the Host ControllerDriver Interface (HCDI). This interface is never available directly to clients and thus is not defined by theUSB Specification. A particular HCDI is, however, defined by each operating systemthat supports variousHost Controller implementations.The USBD provides data transfer mechanisms in the form of I/O Request Packets (IRPs), which consist ofa request to transport data across a specific pipe. In addition to providing data transfer mechanisms, theUSBD is responsible for presenting to its clients an abstraction of a USB device that can be manipulated forconfiguration and state management. As part of this abstraction, the USBD owns the default pipe (seeChapter 5 and Chapter 9) through which all USB devices are accessed for the purposes of standard USBcontrol. This default pipe represents a logical communication between the USBD and the abstraction of aUSB device as shown in Figure 10-2.In some operating systems, additional non-USB System Software is available that provides configurationand loading mechanisms to device drivers. In such operating systems, the device driver shall use theprovided interfaces instead of directly accessing the USBDI mechanisms.The client layer describes all the software entities that are responsible for directly interacting with USBdevices. When each device is attached to the system, these clients might interact directly with theperipheral hardware. The shared characteristics of the USB place USB System Software between the clientand its device; that is, a client cannot directly access the device’s hardware. Universal Serial Bus Specification Revision 1.1210Overall, the host layers provide the following capabilities:_ Detecting the attachment and removal of USB devices_ Managing USB standard control flow between the host and USB devices_ Managing data flow between the host and USB devices_ Collecting status and activity statistics_ Controlling the electrical interface between the Host Controller and USB devices, including theprovision of a limited amount of power.The following sections describe these responsibilities and the requirements placed on the USBDI in greaterdetail. The actual interfaces used for a specific combination of host platform and operating system aredescribed in the appropriate operating system environment guide.All hubs (see Chapter 11) report internal status changes and their port change status via the status changepipe. This includes a notification of when a USB device is attached to or removed from one of their ports.A USBD client generically known as the hub driver receives these notifications as owner of the hub’sStatus Change pipe. For device attachments, the hub driver then initiates the device configuration process.In some systems, this hub driver is a part of the host software provided by the operating system formanaging devices.10.1.2 Control MechanismsControl information may be passed between the host and a USB device using in-band or out-of-bandsignaling. In-band signaling mixes control information with data in a pipe outside the awareness of thehost. Out-of-band signaling places control information in a separate pipe.There is a message pipe called the default pipe for each attached USB device. This logical associationbetween a host and a USB device is used for USB standard control flow such as device enumeration andconfiguration. The default pipe provides a standard interface to all USB devices. The default pipe mayalso be used for device-specific communications, as mediated by the USBD, which owns the default pipesof all of the USB devices.A particular USB device may allow the use of additional message pipes to transfer device-specific controlinformation. These pipes use the same communications protocol as the default pipe, but the informationtransferred is specific to the USB device and is not standardized by the USB Specification.The USBD supports the sharing of the default pipe, which it owns and uses, with its clients. It alsoprovides access to any other control pipes associated with the device.10.1.3 Data FlowThe Host Controller is responsible for transferring streams of data between the host and USB devices.These data transfers are treated as a continuous stream of bytes. The USB supports four basic types of datatransfers:_ Control transfers_ Isochronous transfers_ Interrupt transfers_ Bulk transfers.For additional information on transfer types, refer to Chapter 5.Each device presents one or more interfaces that a client may use to communicate with the device. Eachinterface is composed of zero or more pipes that individually transfer data between the client and aparticular endpoint on the device. The USBD establishes interfaces and pipes at the explicit request of theHost Software. The Host Controller provides service based on parameters provided by the Host Softwarewhen the configuration request is made.Universal Serial Bus Specification Revision 1.1211A pipe has several characteristics based on the delivery requirements of the data to be transferred.Examples of these characteristics include the following:_ the rate at which data needs to be transferred_ whether data is provided at a steady rate or sporadically_ how long data may be delayed before delivery_ whether the loss of data being transferred is catastrophic.A USB device endpoint describes the characteristics required for a specific pipe. Endpoints are describedas part o f a USB device’s characterization information. For additional details, refer to Chapter 9.10.1.4 Collecting Status and Activity StatisticsAs a common communicant for all control and data transfers between the host and USB devices, the USBSystem and the Host Controller are well-positioned to track status and activity information. Suchinformation is provided upon request to the Host Software, allowing that software to manage status andactivity information. This specification does not identify any specific information that should be tracked orrequire any particular format for reporting activity and status information.10.1.5 Electrical Interface ConsiderationsThe host provides power to USB devices attached to the root hub. The amount of power provided by a portis specified in Chapter 7.10.2 Host Controller RequirementsIn all implementations, Host Controllers perform the same basic duties with regard to the USB and itsattached devices. These basic duties are described below.The Host Controller has requirements from both the host and the USB. The following is a brief overviewof the functionality provided. Each capability is discussed in detail in subsequent sections.State Handling As a component of the host, the Host Controller reports and manages its states.Serializer/Deserializer For data transmitted from the host, the Host Controller convertsprotocol and data information from its native format to a bit streamtransmitted on the USB. For data being received into the host, thereverse operation is performed.Frame Generation The Host Controller produces SOF tokens at a period of 1ms. Data Processing The Host Controller processes requests for data transmission to and from the host.Protocol Engine The Host Controller supports the protocol specified by the USB. Transmission ErrorHandlingAll Host Controllers exhibit the same behavior when detecting andreacting to the defined error categories.Remote Wakeup All host controlers must have the ability to place the bus into the Suspended state and to respond to bus wakeup events.Root Hub The root hub provides standard hub function to link the HostController to one or more USB ports.Universal Serial Bus Specification Revision 1.1212Host System Interface Provides a high-speed data path between the Host Controller and hostsystem.The following sections present a more detailed discussion of the required capabilities of the HostController.10.2.1 State HandlingThe Host Controller has a series of states that the USB System manages. Additionally, the Host Controllerprovides the interface to the following two areas of USB-relevant state:_ State change propagation_ Root hub.The root hub presents to the hub driver the same standard states as other USB devices. The Host Controllersupports these states and their transitions for the hub. For detailed discussions of USB states, includingtheir interrelations and transitions, refer to Chapter 9.The overall state of the Host Controller is inextricably linked with that of the root hub and of the overallUSB. Any Host Controller state changes that are visible to attached devices must be reflected in thecorresponding device state change information such that the resulting Host Controller and device states areconsistent.USB devices request a wakeup through the use of resume signaling (refer to Chapter 7), devices to return totheir configured state. The Host Controller itself may cause a resume event through the same signalingmethod. The Host Controller must notify the rest of the host of a resume event through a mechanism ormechanisms specific to that system’s implementation.10.2.2 Serializer/DeserializerThe actual transmission of data across the physical USB takes places as a serial bit stream. A SerialInterface Engine (SIE), whether implemented as part of the host or a USB device, handles the serializationand deserialization of USB transmissions. On the host, this SIE is part of the Host Controller.。