訊號 usb USB硬體設計概要(2)

2021-10-25 12:40:37 字數 1622 閱讀 1794

usb介面都具有熱插拔功能,能夠做到即插即用。該功能的是通過usb主裝置識別usb從裝置上的上拉電阻來檢測usb裝置的連線和斷開,並由此判斷裝置是低速裝置還是全速裝置,若是高速裝置則還需要一系列握手訊號來與全速訊號進行區分。低速和全速裝置的確認如圖3.2.1和圖3.2.2所示。若從裝置d+接入1.5k上拉電阻,則為全速或者高速裝置;若從裝置d-接入1.5k上拉電阻,則裝置為低速裝置。主裝置的兩根訊號線都接入15k的下拉電阻,並時刻檢測usb匯流排上的狀態,用以檢測從裝置的連線和斷開。

圖3.2.1 usb全速裝置

圖3.2.2 usb低速裝置

當主裝置檢測到usb匯流排處於idle狀態超過2ms(最低不低於2.5us)時,認為從裝置插入,並開始進行握手等一系列確認工作,在確認完成後進行通訊。如圖3.2.3和圖3.2.4所示。

圖3.2.3 全速/高速裝置連線檢測

圖2.2.4 低速裝置連線檢測

當主裝置檢測到usb匯流排處於se0狀態超過2.5us時,認為與從裝置斷開連線。如圖2.2.5所示。

圖2.2.5 usb裝置斷開檢測

usb通訊採用nrzi(非歸零反向)編碼。在該編碼中訊號翻轉代表乙個邏輯,訊號不變代表另一邏輯。在usb通訊中,電平的翻轉代表邏輯0,電平不變代表邏輯1。如圖2.3.1所示。

圖2.3.1 nrzi編碼

由於usb只有兩根資料線,而這兩根資料線時一對差分線,故usb在傳輸資料時沒有單獨的時鐘訊號線。usb通訊的時鐘是從資料中提取出來的,由於nrzi編碼的特性「0變1不變」,在通訊開始時都會傳送乙個同步頭,接受者根據這個同步頭可以通過數字pll恢復時鐘的頻率以達到同步的目的。

usb通訊時每個資料報的開頭都具有乙個同步域,該同步域固定為0000 0001,經過nrzi編碼後變為一串方波,如圖2.3.2所示。但是如果在通訊中資料有很多個1,那麼時鐘訊號將會丟失,為了避免時鐘訊號的丟失規定如果資料**現連續6個1時在第6個資料後面強行插入乙個0(bit-stuffing),強行使資料發生翻轉。裝置接受到連續的6個1後將下一位丟棄即可恢復原來資料,避免了通訊時鐘的丟失。如圖2.3.3所示。

圖2.3.2 usb通訊同步域

圖2.3.3 usb資料強行插0

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