کاراموزی شرکت سخت افزار
- مقدمه
USB يك مدار واسطه سريع و قابل انعطاف براي اتصال دستگاهها به كامپيوتر است. همة كامپيوترهاي امروزي حداقل يك جفت پورت USB داند. اين پورت قابل استفاده توسط تمام ابزارهاي جانبي استاندارد از جمله صفحه كليد، ماوس، ديسك‌گردانها و حتي دستگاههاي تخصصي‌تر، مي‌باشد. USB از ابتدا به منظور ايجاد رابطي راحت و آسان طراحي گرديده است كه در آن كاربر نياز به پيكربنديهاي سخت‌افزاري و نرم‌افزاري ندارد.
به طور خلاصه، USB با مدار‌هاي واسط قبلي بسيار متفاوت است. يك دستگاه USB قادر است كه چهار نوع پاسخ دهد كه به وسيلة آنها كامپيوتر، دستگاه را شناخته و آماده تبادل داده با آن مي‌شود. همة دستگاهها بايد بر روي كامپيوتر داراي راه‌اندازي باشند كه به عنوان پلي بين برنامة كاربردي و سخت افزار USB عمل مي‌كند.
براي ارتقا و ساخت يك دستگاه USB و طراحي نرم‌افرهاي ارتباط با آن، شما بايد اطلاعاتي دربارة چگونگي نحوة كار سيستم عامل كامپيوتر داشته باشيد. همچنين بايد تراشة كنترلي، كلاس و روشهاي ارتقا پروژه‌تان را معين كنيد.
- سرآغاز
مطالعه در زمينه سخت افزارهاي كامپيوتري معمولاً مستلزم داشتن اطلاعات قبلي در اين زمينه است. هر نوآوري در اين صنعت بايد قابل تطبيق با پديده‌هايي باشد كه قبل از آن آمده‌اند. اين مسئله هم در مورد كامپيوترها و هم در مورد وسايل جانبي آنها صدق مي‌كند. حتي وسايل جانبي‌اي كه به نوبة خود انقلابي را در زمينه سخت‌افزار ايجاد كرده‌اند، بايد از رابطهايي استفاده كنند كه كامپيوترها از آنها پشتيباني كنند.
اما اگر امكان طراحي يك رابط وسايل جانبي را داشته باشيد، چه نكات و خصوصياتي را مد نظر قرار خواهيد داد. در اينجا فهرستي از آنچه كه ممكن است مورد نظر شما باشد آورده شده است:
كاربرد راحت: به گونه‌اي كه نيازي به آشنايي با جزئيات نصب نخواهيم داشت.
سرعت: به گونه‌اي كه رابط باعث پايين آمدن سرعت ارتباط نشود.
قابليت اطمينان: به گونه‌اي كه خطا‌ها كاهش يابد و امكان اصلاح خودكار خطا‌هايي كه اتفاق مي‌افتد وجود داشته باشد.
قابليت تطبيق: به گونه‌اي كه انواع مختلفي از وسايل جانبي بتوانند از اين رابط استفاده كنند.
ارزانقيمت: به گونه‌اي كه كاربران (و كارخانه‌هايي كه از اين رابط براي توليدات خود بهره مي‌برند) متحمل هزينه زيادي نشوند.
صرفه جويي در مصرف انرژي: به منظور كاهش مصرف باتري در كامپيوترهاي قابل حمل.
شناخته شده توسط سيستم عامل‌ها: به گونه‌اي كه ارتقادهندگاني كه از اين رابط براي ارتباط با وسيله جانبي خود استفاده مي‌كنند مجبور به نوشتن راه اندازهايي نزديك به زبان ماشين نباشند.
خبر خوب آنكه شما مجبور به ايجاد اين رابط ايده‌آل نيستيد چون طراحان (USB) اين كار را براي شما انجام داده‌اند. طراحي USB از ابتدا بر اين اساس بوده كه بتواند رابطي باشد آسان، با توانايي ارتباط مؤثر با همة انواع وسايل جانبي و به دور از محدوديتهايي كه در رابطهاي كنوني وجود دارد.
همه كامپيوترهاي جديد داراي يك جفت پورت USB هستند كه به منظور ارتباط با صفحه كليد ، ماوس، اسكنر، چاپگر و يا هر نوع سخت افزار استاندارد ديگر ايجاد شده‌اند، هاب‌هاي ارزانقيمت موجود اين امكان را فراهم مي‌كند كه به هر تعداد كه مايل باشيد وسيله جانبي USB را به اين دو پورت متصل كنيد.
اين اهداف بزرگ USB باعث شد كه ارتقادهندگان، يعني كساني كه وسايل جانبي USB را طراحي و برنامه ريزي مي‌كنند، با مشكلاتي رو به رو شوند. يك نتيجه از كاربرد راحت اين رابط پيچيده شدن آن نسبت به رابطهاي قديمي‌تر بود. به علاوه كاركردن با رابطي كه هنوز عمري از طراحي آن نگذشته، فقط با اين دليل كه جديد است طراحان را با سختيهايي رو به رو كرد. هنگامي كه USB براي اولين‌بار روي كامپيوترها قرار گرفت، ويندوز هنوز داراي راه‌انداز براي همة انواع وسايل جانبي USB متعارف، نشده بود. از طرفي آناليز كننده‌هاي پروتكل و ابزار‌ةاي ارتقا هنوز طراحي نشده بودند، بنابراين انتخاب USB به عنوان رابط مناسب دچار محدوديت مي‌شد. مشكلاتي شبيه به اين امروزه ديگر وجود ندارند و مزاياي استفاده از USB در كنار متعدد شدن ميكروكنترلرها و ابزارها ارتقا و تواناييهاي سيستم‌هاي عامل افزايش يافته است. اين كتاب به شما نشان خواهد داد كه چگونه مي‌توانيد يك وسيله جانبي USB را به آساني و سرعت و با استفاده از بهترين وسايلي كه هم اكنون وجود دارد طراحي كنيد و راه بيندازيد.
اين فصل شامل مطالبي از جمله شرح ويژگيهاي از USB، مزايا و اشكالات آن، همچنين مسائلي كه در طراحي و برنامه‌ريزي وسايل جانبي USB پيش مي‌آيد و مختصري از تاريخچه رابطها خواهد بود.
- كاربرد راحت
بزرگترين هدف از طراحي USB، ايجاد رابطي با كاربري راحت بوده است و حاصل آن رابطي است كه به علتهاي زيادي استفاده از آن مقبول واقع شده است.
يك رابط براي همة دستگاهها ـ USB مي‌تواند براي ارتباط با همه نوع وسيلة جانبي مورد استفاده قرار گيرد به جاي داشتن كانكتورهاي مختلف و سخت‌افزارهايي كه فقط يك نوع وسيله جانبي را پشتيباني كنند، از يك رابط براي همة وسايل جانبي استفاده مي‌كنيم.
پيكربندي خودكار ـ هنگامي كه كاربر وسيله جانبي USB را به سيستم خود متصل مي‌كند، ويندوز به طور خودكار آن را پيدا كرده و راه‌آنداز مربوط به آن را بارگذاري مي‌كند. هنگامي كه براي اولين بار يك وسيله را به كامپيوتر‌مان متصل مي‌كنيم، ممكن است ويندوز به ما پيغام دهد كه ديسكتي كه شامل راه‌انداز آن دستگاه مي‌باشد را درون دستگاه قرار دهيم، اما در بقيه مواقع، نصب به صورت خودكار انجام مي‌شود و ما مجبور نيستم كه برنامه setup را اجرا كنيم و يا كامپيوتر را براي استفاده از آن وسيله جانبي restart كنيم.
به دور از تنظيمات كاربر ـ وسايل جانبي USB امكان تنظيماتي از قبيل آدرس پورت‌ها و يا خطوط در خواست وقفه (IRQ) را به كاربر نمي‌دهند. تعداد خطوط IRQ در يك كامپيوتر محدود است و عدم اجبار به تخصيص يك خط به وسيله جانبي خاص، خود مي‌تواند يك دليل كافي براي استفاده از USB باشد.
آزادكردن منابع سخت‌افزاري براي وسايل جانبي ديگر ـ استفاده از USB اين امكان را فراهم مي‌كند كه خطوط IRQ براي ديگر وسايل جانبي كه نياز به استفاده از آن دارند، آزاد شود. در كامپيوتر يك سري از آدرس پورت‌ها و يك خط IRQ براي رابط USB اختصاص داده مي‌شود اما در عوض، هر وسيله جانبي كه از رابط USB استفاده مي‌كند ديگر احتياج به منبع سخت‌افزاري اضافي نخواهد داشت. توجه كنيد كه، هر وسيله جانبي غير از USB نياز به يك آدرس پورت و معمولاً يك خط IRQ و احياناً يك كارت توسعه دهنده دارد (به عنوان مثال براي پورت موازي)
اتصال راحت ـ براي استفاده از USB احتياجي به بازكردن كامپيوتر براي اضافه‌كردن كارت‌هاي توسعه دهنده نيست. هر كامپيوتر حداقل داراي دو پورت USB است كه شما مي‌توانيد تعداد آنها را با متصل كردن هاب‌ها پورت‌هاي موجود تا تعداد دلخواه افزايش دهيد. هر هاب داراي تعدادي پورت براي متصل كردن وسيله جانبي و يا هاب‌هاي ديگر مي‌باشد.
سادگي كابل ـ كانكتورهاي كابل USB طوري ساخته شده‌اند كه اتصال اشتباه آنها امكان نيست. كابل‌ها مي‌توانند تا 5 متر طول داشته باشند و يا حتي از طريق هاب‌ها دستگاهها مي‌توانند تا 30 متر از كامپيوتر فاصله بگيرند. شكل 1ـ1 كانكتورهاي USB را نشان مي‌دهد كه در كنار كانكتورهاي پورت 232 – RS و پورت موازي ديده مي‌شوند و ديده مي‌شود كه در مقابل آنها چقدر كوچك و ظرفيت مي‌باشد. براي اطمينان از عملكرد صحيح، كابل‌ها در مرجع خصوصيات USB ويژگيهايي كه بايد كابل‌ها و كانكتورها داشته باشند، آمده است.
HOT pluggable ـ شما مي‌توانيد بدون توجه با اينكه سيستم روشن است يا خاموش، وسيله جانبي خود را هر زمان كه بخواهيد به سيستم خود وصل يا از آن قطع كنيد با اطمينان از اينكه به كامپيوتر يا ابزار جانبي شما صدمه‌اي وارد نمي‌شود. سيستم عامل هم هنگامي كه شما وسيله جانبي را وصل مي‌كنيد، به طور خودكار آن را پيداكرده و آماده استفاده مي‌نمايد.
عدم احتياج به منبع تعذيه ( بيشتر مواقع) ـ رابط USB شامل سيمهاي زمين و تغذيه نيز مي‌باشد كه V 5+ را از طريق كامپيوتر و يا هاب به دستگاه مي‌دهند . وسايل جانبي كه حداكثر به mA 500 جريان نياز دارند ، مي‌توانند از اين سيم، جريان مورد نظر خود را بكشند بدون آنكه به منبع تغذيه مجزا نياز داشته باشند. ساير وسايل جانبي بايد از منبع تغذيه خارجي براي تأمين تغذيه استفاده كنند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه………………………………………………………………………………………………………………..1
سرآغاز………………………………………………………………………………………………………………2
كاربرد راحت………………………………………………………………………………………………………4
– يك رابط براي همه دستگاهها ……………………………………………………………….4
– پيكربندي خودكار…………………………………………………………………………………4
– به دور از تنظيمات كاربر………………………………………………………………………..4
– آزاد كردن منابع سخت افزاري براي وسايل جانبي ………………………………….4
– سادگي كابل…………………………………………………………………………………………5
– Hot pluggable………………………………………………………………………………….5
– عدم احتياج به منبع تغذيه……………………………………………………………………5
سرعت………………………………………………………………………………………………………………6
قابليت اطمينان………………………………………………………………………………………………….7
قيمت پايين……………………………………………………………………………………………………….7
صرفه‌جويي در مصرف انرژي……………………………………………………………………………….7
قابليت انعطاف……………………………………………………………………………………………………8
پشتيباني توسط سيستم عامل…………………………………………………………………………….9
پشتيباني وسيله جانبي……………………………………………………………………………………..10
مجمع ابزار آلات USB………………………………………………………………………………………11
|
اين پورت كامل نيست……………………………………………………………………………………….12
– از ديد كاربران…………………………………………………………………………………….12
– پشتيباني نشدن توسط سخت افزارهاي قديمي……………………………………..12
– محدوديت سرعت……………………………………………………………………………….13
– محدوديت فاصله…………………………………………………………………………………14
– ارتباطات نظير به نظير…………………………………………………………………………14
– توليدات شكل‌دار………………………………………………………………………………..14
– از ديد ارتقاء دهندگان…………………………………………………………………………15
– پيچيدگي پروتكل……………………………………………………………………………….15
– پشتيباني در سيستم عامل………………………………………………………………….15
– گيرهاي سخت افزاري………………………………………………………………………….16
– مبالغ………………………………………………………………………………………………….16
USB در برابر IEEE _ 1394………………………………………………………………………….17
حداقل نيازهاي كامپيوتر……………………………………………………………………………………17
– كنترل كننده ميزبان……………………………………………………………………………18
– سيستم عامل……………………………………………………………………………………..18
– اجزا……………………………………………………………………………………………………18
– اجزاي يك اتصال………………………………………………………………………………..19
– تجهيزات لازم براي ارتقاء…………………………………………………………………….20
– انتخاب تراشه……………………………………………………………………………………..21
اجزاي يك كنترلر USB………………………………………………………………………...21
– پورت USB ……………………………………………………………………………………….22
|
– بافرهاي داده USB …………………………………………………………………………….22
– CPU………………………………………………………………………………………………..23
– حافظه برنامه………………………………………………………………………………………24
– حافظه داده ……………………………………………………………………………………….26
– رجيسترها………………………………………………………………………………………….26
– I/O هاي ديگر……………………………………………………………………………………26
– ويژگيهاي ديگر………………………………………………………………………………….27
ساده سازي پروسه ارتقاء………………………………………………………………………………….27
– انتخاب معماري…………………………………………………………………………………..27
– تراشه‌هايي كه از ابتدا براي USB طراحي شده‌اند………………………………..28
– تراشه‌هايي بر اساس خانواده‌هاي آشنا…………………………………………………28
– تراشه‌هايي كه به ميكرو كنترلرهاي خارجي متصل مي‌گردند………………….29
– مرجع خصوصيات تراشه……………………………………………………………………..30
– برنامه تراشه نمونه………………………………………………………………………………30
– انتخاب راه انداز………………………………………………………………………………….30
– ابزارهاي اشكال‌زدايي………………………………………………………………………….31
– بردهاي ارتقا از فروشندگان تراشه……………………………………………………….31
– بردهاي از منابع ديگر………………………………………………………………………….32
– نيازمنديهاي پروژه……………………………………………………………………………..33
نگاهي به بعضي از تراشه‌ها……………………………………………………………………………….35
– EnCore محصول شركت سيپرس………………………………………………………35
– معماري CPU……………………………………………………………………………………35
|
– كنترلر USB……………………………………………………………………………………..36
– EZ _ USB شركت سيپرس………………………………………………………………37
– معماري CPU……………………………………………………………………………………37
– كنترلر USB……………………………………………………………………………………..38
PCI 16C7X5 شركت ميكروچيپ ………………………………………………………………….42
– معماري………………………………………………………………………………………………42
– كنترلر USB………………………………………………………………………………………42
NET 2888 شركت نت چيپ
– كنترلر USB
USB 9603 شركت National Semiconductor……………………………………………..44
– كنترلر USB………………………………………………………………………………………46
PDIUSBD 11/1 محصول فيليپس…………………………………………………………………46
– معماري……………………………………………………………………………………………..46
– كنترلرهاي USB……………………………………………………………………………….47
Strong ARM اينتل………………………………………………………………………………………47
– كلاسهاي دستگاهها……………………………………………………………………………48
– استفاده از كلاسها………………………………………………………………………………48
– اجزاي يك مربع خصوصيات كلاس……………………………………………………….49
– كلاسهاي تعريف شده………………………………………………………………………….50
– مطابقت يك دستگاه با يك كلاس ……………………………………………………….52
– وسايل جانبي استاندارد………………………………………………………………………52
– صفحه كليد ، ماوس و دسته بازي ………………………………………………………..52
|
– دستگاههاي انبارش توده‌اي………………………………………………………………..53
– چاپگرها……………………………………………………………………………………………55
– دوربينها و اسكنرها ……………………………………………………………………………55
– برنامه‌هاي صوتي………………………………………………………………………………..56
– مودم‌ها……………………………………………………………………………………………..57
– كاربردهاي غير استاندارد……………………………………………………………………57
– دستگاههايي كه داده‌ها را با يك سرعت كم منتقل مي‌كنند………………….58
– به روز رساني دستگاههاي RS _ 232………………………………………………….59
– دستگاههاي مراكز فروش…………………………………………………………………….60
– جايگزيني دستگاههاي با پورت موازي غير استاندارد…………………………….61
– ارتباطهاي كامپيوتر به كامپيوتر…………………………………………………………..63
|
– پيوندهاي بي‌سيم……………………………………………………………………………….63
کاراموزی شرکت سخت افزار