• Charakterystyka systemu i protokołu transmisji danych
• Metody kontrolowania urządzeń USB
• Klasy urządzeń USB

Złącze USB (Universal Serial Bus) szybko stało się jednym z podstawowych standardów komunikacyjnych w systemach komputerowych, zastępując wiele dotychczas stosowanych portów. Dzięki kilku typom transferu danych i szybkości transmisji umożliwia przyłączenie różnych urządzeń peryferyjnych. Poprzez USB podłącza się między innymi drukarki, skanery, aparaty cyfrowe, klawiatury oraz myszy. Wykrywanie i konfiguracja urządzenia USB oraz instalacja sterownika odbywa się automatycznie, co bardzo ułatwia korzystanie z osprzętu zgodnego z tym standardem. Niestety, łatwość obsługi urządzeń USB nie idzie w parze z prostotą samego interfejsu. Mechanizmy komunikacyjne USB są skomplikowane, a wykonywanie układów interfejsów dla urządzeń USB oraz pisanie sterowników urządzeń dla kontrolera systemu to trudne zadania.

Książka "USB. Uniwersalny interfejs szeregowy" to omówienie architektury Universal Serial Bus. Przeznaczona jest dla osób, które chcą zmierzyć się z takim wyzwaniem lub po prostu są zainteresowane tym, co "w komputerze piszczy". Opisany jest tu standard USB 1.1 oraz jego rozszerzenia wprowadzone w wersji 2.0, omówione są mechanizmy komunikacyjne zastosowane w USB oraz specyfika klas urządzeń USB. Poznasz też protokół transmisji danych przez złącze USB, nauczysz się kontrolować urządzenia za pomocą rozkazów standardowych oraz dowiesz się, jak tworzyć oprogramowanie obsługujące port USB.

• Model komunikacyjny interfejsu USB
• Transmisja danych i wykrywanie błędów
• Deskryptory urządzeń USB
• Wykrywanie podłączonych urządzeń
• Standardowe rozkazy protokołu USB
• Zasilanie urządzeń
• Klasy urządzeń USB

Jeśli chcesz wiedzieć, jak działa interfejs USB i jak można go wykorzystać -- koniecznie przeczytaj tę książkę.

Wstęp (7)

Rozdział 1. Charakterystyka systemu USB (9)

• 1.1. Podstawowe właściwości interfejsu USB (10)
  
  • "Gorące" podłączenie (10)
  • Jeden typ złącza (10)
  • Duża liczba podłączanych urządzeń (10)
  • Różne szybkości transmisji (10)
  • Zasilanie (11)
  • Protokół komunikacyjny, detekcja błędów (11)
  • Transfery USB (11)
  • Zasoby systemowe wymagane przez USB (11)
  • Koszt (11)
• 1.2. Środowisko sygnałowe i fizyczne interfejsu USB (12)
  
  • Wykrywanie podłączenia lub odłączenia urządzenia (14)
  • Kodowanie bitów w systemie USB (15)
  • Środowisko fizyczne (16)
• 1.3. Ramki i mikroramki (17)
  
• 1.4. Model komunikacyjny (18)
  
  • Elementy programowe USB po stronie hosta (19)
  • Elementy sprzętowe USB po stronie hosta (20)
  • Elementy programowe USB po stronie urządzenia (21)
  • Elementy sprzętowe po stronie urządzenia (21)
• 1.5. Transfery USB (22)
  
• 1.6. Zarządzanie magistralą USB (24)
  
• 1.7. Stany urządzenia USB (26)
  
• 1.8. Hub w systemie USB (28)

Rozdział 2. Protokół komunikacyjny (31)

• 2.1. Pakiety w systemie USB (31)
  
  • Pakiet preambuły (34)
• 2.2. Transakcje USB (35)
  
  • Transakcje przerwaniowe (interrupt transactions) (36)
  • Transakcje masowe (bulk transactions) (36)
  • Transakcje izochroniczne (isochronous transactions) (37)
  • Transakcje kontrolne (control transactions) (39)
• 2.3. Wykrywanie błędów i kontrola transmisji (41)
  
  • Kontrola poprawności pakietów (42)
  • Ograniczenie czasowe oczekiwania na odpowiedź (43)
  • Przełączanie pakietów danych (44)
  • Praca normalna - synchronizacja nadawcy i odbiorcy (44)
  • Praca zakłócona - utrata synchronizacji nadawcy i odbiorcy i odtworzenie synchronizacji (45)

Rozdział 3. Deskryptory w urządzeniach USB (47)

• 3.1. Deskryptory w urządzeniach zgodnych z USB 1.x (48)
  
• 3.2. Deskryptory w urządzeniach zgodnych z USB 2.0 (52)

Rozdział 4. Wykrywanie i enumeracja urządzenia w systemie USB (55)

• 4.1. Procedura enumeracji (55)
  
• 4.2. Przełączanie segmentu USB na wysoką szybkość (57)

Rozdział 5. Kontrola urządzenia USB za pośrednictwem rozkazów standardowych (59)

• 5.1. Etapy transferu kontrolnego (60)
  
  • Przekazanie rozkazu (Setup Stage) (60)
  • Przekazanie danych (Data Stage) (61)
  • Przekazanie statusu (Status Stage) (62)
• 5.2. Standardowe rozkazy USB (62)

Rozdział 6. Zasilanie urządzeń w systemie USB (71)

• 6.1. Dystrybucja zasilania w USB (71)
  
  • Hub zasilany z magistrali USB podłączony do portu o obciążalności 500 mA (71)
  • Hub z zasilaniem hybrydowym (72)
  • Hub całkowicie zasilany z zasilacza własnego (72)
• 6.2. Zarządzanie zasilaniem w systemie USB (73)
  
  • Urządzenie w stanie zawieszenia (74)
  • Wznowienie normalnej pracy urządzenia (74)

Rozdział 7. Konfiguracja huba (77)

• 7.1. Deskryptor klasy hub (77)
  
• 7.2. Charakterystyczne punkty końcowe i obsługa huba (80)
  
  • Zanik zasilania lub przeciążenie prądowe huba (81)
  • Zmiana na porcie dolnym (83)

Rozdział 8. Klasy urządzeń USB (87)

• 8.1. Klasa audio (89)
  
• 8.2. Klasa HID (90)
  
  • Rozkazy specyficzne dla klasy HID (93)
  • Interfejs inicjalizacyjny w urządzeniach klasy HID (96)

Rozdział 9. Oprogramowanie USB w hoście (97)

• 9.1. Komponenty programowe USB (99)
  
  • Sterownik urządzenia (99)
  • Sterownik USB (100)
  • Sterownik host kontrolera (100)
• 9.2. Zarządzanie konfiguracją (101)
  
  • Nadzór zasilania (101)
  • Monitorowanie i przydział pasma (102)
• 9.3. Zarządzanie magistralą (103)
  
• 9.4. Zarządzanie transferem danych (103)

Rozdział 10. Szczególne przypadki komunikacji w systemie USB 2.0 (105)

• 10.1. Protokół PING-NYET (105)
  
• 10.2. Transakcja SPLIT (106)
  
• 10.3. Komunikacja z szerokopasmowym punktem izochronicznym (107)
  
• 10.4. Kodowanie pakietów wprowadzonych w USB 2.0 (108)

Rozdział 11. Interfejs USB w urządzeniach (111)

Rozdział 12. Suplement On-The-Go do specyfikacji USB 2.0 (115)

• 12.1. Właściwości mechaniczne i elektryczne łącza OTG (116)
  
• 12.2. Protokół SRP (118)
  
  • Warunki początkowe (119)
  • Pulsowanie na linii danych (119)
  • Czas trwania SRP (120)
  • Odpowiedź urządzenia A na SRP (120)
• 12.3. Protokół HNP (120)
  
  • Deskryptor OTG (121)

Literatura (123)

Skorowidz (125)