В USB в отличие от других шинных архитектур концентраторы передают пакеты от корня без полного их получения, что обеспечивается возможность «горячего» подключения устройств без отключения системы. Можно подключить новое устройство или концентратор, или наоборот, отключить ставшее ненужным оборудование без необходимости перезагрузки системы. При обнаружении на шине нового устройства концентратор оповещает об этом корневой концентратор. Затем система опрашивает вновь подключенное устройство о возможностях и потребностях и конфигурирует его. Вдобавок при этом загружаются необходимые драйверы, так что новым устройством можно пользоваться немедленно. Таким образом USB поддерживает подключение и отключение устройств в процессе работы. Конфигурация устройств шины является постоянным процессом, отслеживающим динамические изменения физической топологии.
Все устройства USB подключаются через порты хабов. Хабы определяют подключение и отключение устройств к своим портам и сообщают состояние портов в ответ на запрос от контроллера. Хост разрешает работу порта и адресуется к устройству через канал управления, используя нулевой адрес – USB Default Address. Все устройства адресуются этим адресом при начальном подключении или после сброса.
Рис. 1.
Хост определяет, является новое подключенное устройство хабом или периферийным устройством, и назначает ему уникальный адрес USB. Хост устанавливает с этим устройством канал управления (control pipe), используя назначенный адрес и нулевой номер точки назначения.
Если новое устройство является хабом, хост определяет подключенные к нему устройства, назначает им адреса и устанавливает каналы. Если новое устройство USB является периферийным устройством, уведомление о подключении передается диспетчером USB заинтересованному программному обеспечению.
Когда устройство отключается, хаб автоматически запрещает соответствующий порт и сообщает об отключении контроллеру, который удаляет сведения о данном устройстве из всех структур данных. Если отключается хаб, то процесс удаления выполняется для всех подключенных к нему устройств. Если отключается периферийное устройство, уведомление посылается заинтересованному ПО.
Процесс конфигурации устройств, подключенных к шине USB (см. рис. 1) осуществляется следующим образом (динамически по мере их подключения или включения их питания) без какого-либо вмешательства пользователя или клиентского ПО. Процедура процесса конфигурации описана ниже.
1. Хаб, к которому подключилось устройство, информирует хост-контроллер о смене состояния своего порта ответом на опрос состояния. С этого момента устройство переходит в состояние «Attached» (подключено), а порт, к которому оно подключилось, в состояние «Disabled».
2. Хост-контроллер с помощью специальных транзакций уточняет состояние порта.
3. Узнав порт, к которому подключилось новое устройство, хост-контроллер дает команду сброса и разрешения порта.
4. Хаб формирует сигнал RESET для данного порта (10 мс) и переводит его в состояние «Enabled». Подключенному устройству позволяется потреблять от шины ток питания в пределах 100 мА. Устройство переходит в состояние Powered (включено), все его регистры переводятся в исходное состояние, и оно отзывается на обращение по нулевому адресу.
5. До тех пор пока устройство не получит уникальный адрес, оно доступно по дежурному каналу, по которому хост-контроллер может определить максимально допустимый размер поля данных пакета.
6. Хост сообщает устройству его уникальный адрес, и оно переводится в состояние Addressed (адресовано).
7. Хост считывает все конфигурации устройства, включая и заявленный ток потребления от шины. Процесс считывания может потребовать передачи нескольких кадров.
8. Исходя из считанной информации, хост конфигурирует все имеющиеся конечные точки данного устройства, которое переводится в состояние Configured (сконфигурировано). Теперь хаб позволяет устройству потреблять от шины полный ток, заявленный в конфигурации, и оно становится готовым к использованию.
Версия сайта для слабовидящих