มารู้จัก Port USB 2.0 กันดีกว่า

02:07
โครงสร้างของ USB 2.0
 
4954
     การที่ USB มีการสนับสนุนการส่งถ่ายข้อมูลหลายรูปแบบดังกล่าวจึงทำให้ USB สามารถรองรับอุปกรณ์ I/O ได้หลากหลาย เช่น เมาส์ คีย์บอร์ด กล้องถ่ายภาพ และอุปกรณ์เชื่อมต่อ ISDN นอกจากนี้ USB ยังยอมให้มีการเชื่อมต่อแบบ Hot Plug ซึ่งในที่นี้หมายถึงเราสามารถติดต ั้งอุปกรณ์ I/O ได้ทันทีโดยไม่ต้องปิดเครื่องคอมพิวเตอร์เลย

ความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลของ USB
USB มีรูปแบบความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลได้ 2 แบบดังนี้
(1) ความเร็ว 12 MB/sec ได้แก่อุปกรณ์ความเร็วสูง เช่น Zip Drive,Scanner และ Printer
(2) ความเร็ว 1.5 MB/sec ได้แก่อุปกรณ์ความเร็วต่ำ เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ และจอยสติ๊ก

ส่วนประกอบของ USB
ส่วนประกอบขั้นพื้นฐานของ USB ทั้งทางฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ประกอบด้วย
USB ฮาร์ดแวร์
USB Controller /Root Hub
USB Hubs
อุปกรณ์ USB
USB Software
USB Device Drivers
USB Driver
Host Controller Driver

Controller /Root Hub 
    การสื่อสารข้อมูลทั้งหมดบนระบบ USB เริ่มมาจาก Host ที่ติดตั้งอยู่บนเมนบอร์ดซึ่งทำงานภายใต้การควบคุมของซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ ซึ่ง Host นี้ประกอบไปด้วย USB Host Controller ซึ่งเป็นระบบควบคุมที่ทำให้เกิดการถ่ายเทข้อมูลบน USB Bus นอกจากนี้ก็มี Root Hub ซึ ่งเป็น Port ซึ่งใช้เป็นที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ USB บนเมนบอร์ด ซึ่งจะมีชิปที่ทำหน้าที่เป็น USB Host Controller ดังนี้
Open Host Controller (OHC) ได้แก่ เบอร์ 8x931
Universal Host Controller (UHC) ได้แก่ เบอร์ 80x930

Host Controller

     Host Controller มีหน้าที่รับผิดชอบเกี่ยวกับการดูแลการขนถ่ายข้อมูลที่ถูกกำหนดโดยซอฟต์แวร์ ของ Host Controller Driver หรือ HCD ซอฟต์แวร์จะจัดสร้างรายการที่ใช้เชื่อมโยงกับชุดของข้อมูลในรูปแบบต่าง ๆ ในหน่วยความจำที่ได้กำหนดเรียบร้อยแล้วว่าจะมีการถ่ายเทกั นเกิดขึ้นเมื่อใด โครงสร้างของข้อมูลนี้เราเรียกว่า Transfer Descriptor ซึ่งประกอบไปด้วยข้อมูลข่าวสารที่จำเป็นสำหรับ Host Controller ในอันที่จะทำให้เกิดการถ่ายเทข้อมูลขั้น ข้อมูลข่าวสารดังกล่าวประกอบไปด้วย
ตำแหน่ง Address หรือที่อยู่ของอุปกรณ์ USB
ชนิดของการถ่ายเทข้อมูลว่าเป็นแบบใด
ทิศทางการไหลของข้อมูลข่าวสารว่าจะไหลจากไหนไปไหน
ตำแหน่ง Address ของ Memory Buffer สำหรับ Device Driver
เมื่อ Host Controller จะส่งข้อมูลไปที่อุปกรณ์ USB ปลายทาง ก็ทำได้โดยการอ่านข้อมูลจาก Memory Buffer ซึ่ง USB Device Driver เป็นผู้จัดสรรให้ ที่ซึ่งข้อมูลจะถูกจัดส่งไปที่อุปกรณ์ปลายทาง โดย Host Controller จะทำหน้าที่เป็นผู้แปลงข้อมูลจากขนานไปเป็นแบบอ นุกรม จากนั้นก็จัดให้มีการถ่ายเทข้อมูลโดยส่งออกไปที่ Root Hub เพื่อส่งต่อไปที่บัส
ในกรณีที่ต้องการจะอ่านข้อมูลจากอุปกรณ์ USB ตัว Host Controller จะสร้างสภาวะการติดต่อเพื่ออ่านข้อมูลขึ้น จากนั้นก็จะส่งคำขอการอ่านข้อมูลไปที่ Root Hub ซึ่ง Root Hub ก็จะส่งผ่านการขออ่านนี้ไปบน USB Bus ดังนั้นอุปกรณ์ปลายทางจะรู้ตัวว่าตัวเองกำหลังถู กเรียกใช้งานและได้รับการ้องขอให้ปลอดปล่อยข้อมูลออกมา อุปกรณ์ปลายทางนี้ก็จะปล่อยข้อมูลตามที่ต้องการไปที่ Root Hub ซึ่งก็จะส่งต่อข้อมูลนี้ไปที่ Host Controller อีกที่หนึ่ง จากนั้น Host Controller ก็จะนำข้อมูลที่ได้รับมาเป็นแบบอนุกรรมนี้มาทำการแปลงให้เป็น ขนาน จากนั้นก็จะนำไปเก็บไว้ที่ Memory Buffer ของ Device Driver อีกทีหนึ่ง

Root Hub
    การติดต่อเพื่อสื่อสารข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นโดย Host Controller จะถูกส่งต่อไปที่ Root Hub เพื่อให้ส่งต่อไปที่ USB Bus ซึ่งเป็นที่ ๆ อุปกรณ์ USB ได้เชื่อมต่อกับตัว Root Hub ซึ่งจัดได้ว่าเป็นจุดเชื่อมต่อที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์ USB และมีหน้าที่ทำงานหลักดัง นี้
ควบคุมการเชื่อมต่อที่ USB Port
ทำหน้าที Enable/Disable Port (ทำให้ Port ทำงานหรือไม่ทำงาน)
ทำหน้าที่ตรวจสอบดูว่าแตะละ Port ของ Root Hub ติดตั้งอุปกรณ์อะไรบ้าง
สามารถจัดตั้งหรือรายงานสถานะของแต่ละเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขณะทำงานของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ Port ต่าง ๆ

USB Hubs
    นอกเหนือจาก Root Hub แล้ว ระบบ USB ยังสนับสนุน Hub อีกแบบหนึ่งซึ่งเป็นส่วนขยายของระบบ USB จุดประสงค์เพื่อขยายขนาดการเชื่อมต่อเพื่อติดตั้งอุปกรณ์ USB ได้มากยิ่งขึ้น ลักษณะการเชื่อมต่อจะเป็นแบบพ่วง Hub กันไปเรื่อย ๆ Hub ต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อกับ Root Hub นี้มีไว้เพื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ USB ต่าง ๆ เช่นคีย์บอร์ดหรือจอภาพ ยิ่งไปกว่านั้น Hub เหล่านี้สามารถมีแหล่งจ่ายไฟเป็นของตนเองเป็นการเฉพาะ หรือจะใช้แรงดันไฟจากสาย USB ก็ได้ การจ่ายไฟให้กับ Hub เหล่านี้โดยผ่านทางสาย USB จะมีข้อจำกัดปริมาณของกำลังงานที่จ่ายออกมาที่ Bus และ ด้วยกำลังที่จ่ายออกมาที่ Bus นี้เองทำให้เกิดข้อจำกัดที่ไม่สามารถติดตั้งได้เกิน 4 USB Port ส่วนประกอบของ Hub มี 2 แบบดังนี้
Hub Controller
Hub Repeater

1. Hub Controller
     ประกอบไปด้วย USB Interface ซึ่งเป็นแผงควบคุมภายใน Hub บางทีจะเรียกว่า Serial Interface Engine (SIE) ซึ่งแผงควบคุมนี้จะติดตั้ง Firmware ซึ่งเป็นอุปกรณ์หน่วยความจำประเภท EEPROM ที่สามารถโปรแกรมได้ ภายในหน่วยความจำประกอบด้วยข้อมูลข่าวสารเรียกว่า Descri ptor ที่มีไว้เพื่อใช้ซอฟต์แวร์อ่านเพื่อพิสูจน์ความมีตัวตนของอุปกรณ์ที่เชื่อม ต่อกับ Port ของ Hub นอกจากนี้ Hub Controller ยังรวบรวมเอาข้อมูลข่าวสารเกี่ยวกับสถานะของ Hub และ Port ซึ่งซอฟต์แวร์ของ USB Host นำไปใช้เพื่อตรวจสอบดูว่าอุปกรณ์มีการเชื่อมต่อหรือไ ด้ถอดออกไปจาก Port ของ Hub แล้ว รวมทั้งตรวจสอบดูสถานะการทำงานของ Hub นอกจากนี้ Hub Controller ยังรับเอาคำสั่งจากซอฟต์แวร์ของ Host เพื่อควบคุมการทำงานของ Hub ได้อีกด้วย

2. Hub Repeater 
    ข้อมูลข่าวสารที่วิ่งอยู่บน USB Bus จะต้องวิ่งไปข้างหน้า ไม่ว่าจะวิ่งไปตามกระแสจากล่างขึ้นบน(วิ่งจากอุปกรณ์ไปยัง Host) หรือวิ่งไปตามกระแสลงข้างล่าง (วิ่งจาก Host มายังอุปกรณ์ USB) โดยที่การส่งกระจายข้อมูลจาก Host จะต้องวิ่งไปที่ Root Port ของ Hub และ จะวิ่งไปยัง Port ทั้งหมดของ Hub ที่ยังทำงานอยู่ เมื่ออุปกรณ์ USB ปลายทางได้รับการติดต่อจาก Host แล้ว จะส่งข่าวสารที่เป็นการตอบสนอง วิ่งเป็นกระแสขึ้นบนกลับมาที่ Host โดยที่ Hub จะส่งต่อไปที่ Port ของ USB ที่เชื่อมต่อกับ Root Hub(เรียกว่า Downstream Port) เพื่อส่งต่อไปที่ Root Hub จากนั้น Root Hub ก็จะส่งต่อไปที่ Host อีกทีหนึ่ง

ชนิดของการถ่ายเทข้อมูลบน USB
     USB สามารถตอบสนองความต้องการที่จะส่งถ่ายข้อมูลหลากหลายชนิดจากแอพพลิเคชัน ซึ่งในระบบ USB สามารถมีระบบการถ่ายเทข้อมูลได้ 4 แบบ ดังนี้
-  Interrupt Transfer-Interrupt Transfer 
-  Bulk Transfer-Bulk Transfer
-  Isochronous Transfer
-  Control Transfer-Control Transfer

การเชื่อมต่อและสาย
    USB Connector ได้ถูกออกแบบมาเพื่อยอมให้อุปกรณ์รอบข้างหรือ Peripheral สามารถเชื่อมต่อเข้ามาที่ทางช่องเสียบของฮับได้ ช่องเสียบของฮับนี้ติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของคอมพิวเตอร์ หรืออาจเกี่ยวพันกับอุปกรณ์รอบข้างอื่น ๆ เช่น จอภาพ และ เครื่องพิมพ์ หรืออาจจะเป ็นช่องเสียบของฮับแบบโดดเดี่ยว

    1 Connector
   อุปกรณ์รอบข้างแบบ USB จะต้องมีการเชื่อมต่อกับช่องเสียบด้วยสัญญาณหาก Connector ที่ปลายทั้งสองด้านของสาย USB เป็นแบบเดียวกัน ก็แสดงว่ามีการเชื่อมต่อสายระหว่างช่องเสียบ USB มาตรฐาน USB ซึ่งได้ออกแบบ Connector เพื่อใช้งานอยู่ 2 แบบ
(1) Series A Connector เป็น Connector เพื่อการเชื่อมต่อระหว่าง USB Port กับสายเชื่อมต่ออุปกรณ์รอบข้าง (Peripheral)
(2) Series B Connector ถูกนำมาใช้กับอุปกรณ์รอบข้าง
แสดงลักษณะของ USB Port ที่ด้านหลังของคอมพิวเตอร์

   2 สายของ USB
   มาตรฐานของ USB ได้กำหนดอัตราความเร็วสูงสุดสำหรับช่องทาง USB ไว้ที่ 12 MB/s ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดและช่องทางย่อยที่ความเร็ว 1.5 MB/s สายสัญญาณที่ใช้เพื่อการถ่ายเทที่ความเร็วสูงสุดจะต้องถูกออกแบบเป็นพิเศษ เพื่อป้องกันสัญญาณรับกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ขณะ ที่สายสัญญาณที่ใช้เพื่อการส่งข้อมูลความเร็วต่ำถูกนำมาใช้กับการเชื่อม อุปกรณ์ความเร็วต่ำ เช่น เมาส์และคีย์บอร์ด
   (1) สายสัญญาณสำหรับส่งถ่ายข้อมูลความเร็วต่ำ สายสัญญาณชนิดนี้จะส่งผ่านข้อมูลต่ำที่ความเร็ว 1.5 MB/s ถูกนำมาใช้งานที่ไม่ต้องการแบนด์วิดธ์หรือช่องสัญญาณกว้าง และความยาวของสายสัญญาณจะต้องไม่เกิน 3 เมตร ขนาดของเส้นลวดคือ 28 AWG
   (2) สายสัญญาณสำหรับส่งถ่ายข้อมูลความเร็วสูง สายสัญญาณประเภทนี้เป็นสายตีเกลียวประเภท Shieled Twisted Pair หรือ สายตีเกลียวที่ห่อหุ้มด้วยสื่อที่ป้องกันสัญญาณรบกวน รวมทั้งสายแบบธรรมดา สายสัญญาณประเภทนี้มีระยะทางสูงสุดไม่เกิน 5 เมตร อีกทั้งมี Propagation Delay ไม่เกิน 30 ns เมื่อทำงานที่ความถี่ตั้งแต่ 1-16 MHz

   รู้อย่างนี้แล้ว ยังมีช่องอีก 2 เส้น จะใช้ทำอะไรดีน๊อ เพื่อนสามารถดัดแปลงกันได้ครับ ที่เห็น ๆกันคือพัดลม อิๆ....

credit : http://www.svoa.co.th/st_article_info.php?id=103

0 ความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น