پیشگفتار

در مدتی که به عنوان کار آموز در این شرکت فعالیت داشتم کارهای مختلفی انجام میشد که از آن جمله میتوان به نصب شبکه و سخت افزار کامپیوتر و همچنین به صورت محدود طراحی وساخت پاره ای از پروژه های الکترونیکی اشاره کرد.

اینجانب از طرف مسئول کار آموزی در قسمت سخت افزار مشغول به کار شدم. در این قسمت کارهای مختلفی انجام میشد مانند اسمبل کردن قطعات کامپیوترو تعمیرات قطعات مختلف آن و… .

هر مهندس الکترونیک باید به حد کافی با سخت افزار کامپیوتروارتباط اجزای مختلف آن با یکدیگر آشنا باشد.

ارتباط کامپیوتر با خارج از آن به خصوص با مدارات مختلف الکترونیکی یکی از مسائلی است که به شدت مورد توجه مهندسان الکترونیک و طراحان می باشد.

ارتباط کامپیوتر با دنیای خارج از طریق پورتهای آن می باشد. پورت سریال پورت موازی پورت USB و… . یکی از پورتهایی که به شدت مورد توجه قرار گرفته پورت USB می باشد من نیز از این فرصت استفاده کرده و به بررسی این پورت پرداختم گسترش این پورت به گونه ای است که حتی پرینترهای جدید و قطعات جانبی دیگر مانند ماوس و اسکنر و … به گونه ای طراحی شده اند که به این پورت وصل می شوند در ادامه به بررسی این پورت و آی سی های جانبی آن پرداخته می شود.

 مقدمه

USB یک مدار واسطه سریع و قابل انعطاف برای اتصال دستگاهها به کامپیوتر است. همة کامپیوترهای امروزی حداقل یک جفت پورت USB داند. این پورت قابل استفاده توسط تمام ابزارهای جانبی استاندارد از جمله صفحه کلید، ماوس، دیسک‌گردانها و حتی دستگاههای تخصصی‌تر، می‌باشد. USB از ابتدا به منظور ایجاد رابطی راحت و آسان طراحی گردیده است که در آن کاربر نیاز به پیکربندیهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری ندارد.

 سرآغاز

مطالعه در زمینه سخت افزارهای کامپیوتری معمولاً مستلزم داشتن اطلاعات قبلی در این زمینه است. هر نوآوری در این صنعت باید قابل تطبیق با پدیده‌هایی باشد که قبل از آن آمده‌اند. این مسئله هم در مورد کامپیوترها و هم در مورد وسایل جانبی آنها صدق می‌کند. حتی وسایل جانبی‌ای که به نوبة خود انقلابی را در زمینه سخت‌افزار ایجاد کرده‌اند، باید از رابطهایی استفاده کنند که کامپیوتر‌ها از آنها پشتیبانی کنند.

اما اگر امکان طراحی یک رابط وسایل جانبی را داشته باشید، چه نکات و خصوصیاتی را مد نظر قرار خواهید داد. در اینجا فهرستی از آنچه که ممکن است مورد نظر شما باشد آورده شده است:

کاربرد راحت: به گونه‌ای که نیازی به آشنایی با جزئیات نصب نخواهیم داشت.

سرعت: به گونه‌ای که رابط باعث پایین آمدن سرعت ارتباط نشود.

قابلیت اطمینان: به گونه‌ای که خطا‌ها کاهش یابد و امکان اصلاح خودکار خطا‌هایی که اتفاق می‌افتد وجود داشته باشد.

قابلیت تطبیق: به گونه‌ای که انواع مختلفی از وسایل جانبی بتوانند از این رابط استفاده کنند.

ارزانقیمت: به گونه‌ای که کاربران (و کارخانه‌هایی که از این رابط برای تولیدات خود بهره می‌برند) متحمل هزینه زیادی نشوند.

صرفه جویی در مصرف انرژی: به منظور کاهش مصرف باتری در کامپیوتر‌های قابل حمل.

شناخته شده توسط سیستم عامل‌ها: به گونه‌ای که ارتقادهندگانی که از این رابط برای ارتباط با وسیله جانبی خود استفاده می‌کنند مجبور به نوشتن راه اندازهایی نزدیک به زبان ماشین نباشند.

خبر خوب آنکه شما مجبور به ایجاد این رابط ایده‌آل نیستید چون طراحان (USB) این کار را برای شما انجام داده‌اند. طراحی USB از ابتدا بر این اساس بوده که بتواند رابطی باشد آسان، با توانایی ارتباط مؤثر با همة انواع وسایل جانبی و به دور از محدودیتهایی که در رابطهای کنونی وجود دارد.

همه کامپیوترهای جدید دارای یک جفت پورت USB هستند که به منظور ارتباط با صفحه کلید ، ماوس، اسکنر، چاپگر و یا هر نوع سخت افزار استاندارد دیگر ایجاد شده‌اند، هاب‌های ارزانقیمت موجود این امکان را فراهم می‌کند که به هر تعداد که مایل باشید وسیله جانبی USB را به این دو پورت متصل کنید.

این اهداف بزرگ USB باعث شد که ارتقادهندگان، یعنی کسانی که وسایل جانبی USB را طراحی و برنامه ریزی می‌کنند، با مشکلاتی رو به رو شوند. یک نتیجه از کاربرد راحت این رابط پیچیده شدن آن نسبت به رابطهای قدیمی‌تر بود. به علاوه کارکردن با رابطی که هنوز عمری از طراحی آن نگذشته، فقط با این دلیل که جدید است طراحان را با سختیهایی رو به رو کرد. هنگامی که USB برای اولین‌بار روی کامپیوتر‌ها قرار گرفت، ویندوز هنوز دارای راه‌انداز برای همة انواع وسایل جانبی USB متعارف، نشده بود. از طرفی آنالیز کننده‌های پروتکل و ابزار‌ةای ارتقا هنوز طراحی نشده بودند، بنابراین انتخاب USB به عنوان رابط مناسب دچار محدودیت می‌شد. مشکلاتی شبیه به این امروزه دیگر وجود ندارند و مزایای استفاده از USB در کنار متعدد شدن میکروکنترلرها و ابزارها ارتقا و تواناییهای سیستم‌های عامل افزایش یافته است. این کتاب به شما نشان خواهد داد که چگونه می‌توانید یک وسیله جانبی USB را به آسانی و سرعت و با استفاده از بهترین وسایلی که هم اکنون وجود دارد طراحی کنید و راه بیندازید.

این فصل شامل مطالبی از جمله شرح ویژگیهای از USB، مزایا و اشکالات آن، همچنین مسائلی که در طراحی و برنامه‌ریزی وسایل جانبی USB پیش می‌آید و مختصری از تاریخچه رابطها خواهد بود.

به طور خلاصه، USB با مدار‌های واسط قبلی بسیار متفاوت است. یک دستگاه USB قادر است که چهار نوع پاسخ دهد که به وسیلة آنها کامپیوتر، دستگاه را شناخته و آماده تبادل داده با آن می‌شود. همة دستگاهها باید بر روی کامپیوتر دارای راه‌اندازی باشند که به عنوان پلی بین برنامة کاربردی و سخت افزار USB عمل می‌کند.

برای ارتقا و ساخت یک دستگاه USB و طراحی نرم‌افرهای ارتباط با آن، شما باید اطلاعاتی دربارة چگونگی نحوة کار سیستم عامل کامپیوتر داشته باشید. همچنین باید تراشة کنترلی، کلاس و روشهای ارتقا پروژه‌تان را معین کنید.

فهرست مطالب

عنوان                    صفحه

 مقدمه……………………………………………………………………………………..۱

سرآغاز………………………………………………………………………………………………………………۲

کاربرد راحت………………………………………………………………………………………………………۴

- یک رابط برای همه دستگاهها ……………………………………………………………….۴

- پیکربندی خودکار…………………………………………………………………………………۴

- به دور از تنظیمات کاربر………………………………………………………………………..۴

- آزاد کردن منابع سخت‌ افزاری برای وسایل جانبی ………………………………….۴

- سادگی کابل…………………………………………………………………………………………۵

- Hot pluggable………………………………………………………………………………….

- عدم احتیاج به منبع تغذیه……………………………………………………………………۵

سرعت………………………………………………………………………………………………………………۶

قابلیت اطمینان………………………………………………………………………………………………….۷

قیمت پایین……………………………………………………………………………………………………….۷

صرفه‌جویی در مصرف انرژی……………………………………………………………………………….۷

قابلیت انعطاف……………………………………………………………………………………………………۸

پشتیبانی توسط سیستم عامل…………………………………………………………………………….۹

پشتیبانی وسیله جانبی……………………………………………………………………………………..۱۰

مجمع ابزار آلات USB………………………………………………………………………………………

این پورت کامل نیست……………………………………………………………………………………….۱۲

- از دید کاربران…………………………………………………………………………………….۱۲

- پشتیبانی نشدن توسط سخت افزارهای قدیمی……………………………………..۱۲

- محدودیت سرعت……………………………………………………………………………….۱۳

- محدودیت فاصله…………………………………………………………………………………۱۴

- ارتباطات نظیر به نظیر…………………………………………………………………………۱۴

- تولیدات شکل‌دار………………………………………………………………………………..۱۴

- از دید ارتقاء دهندگان…………………………………………………………………………۱۵

- پیچیدگی پروتکل……………………………………………………………………………….۱۵

- پشتیبانی در سیستم عامل………………………………………………………………….۱۵

- گیرهای سخت افزاری………………………………………………………………………….۱۶

- مبالغ………………………………………………………………………………………………….۱۶

USB  در برابر IEEE _ 1394………………………………………………………………………….

حداقل نیازهای کامپیوتر……………………………………………………………………………………۱۷

- کنترل کننده میزبان……………………………………………………………………………۱۸

- سیستم عامل……………………………………………………………………………………..۱۸

- اجزا……………………………………………………………………………………………………۱۸

- اجزای یک اتصال………………………………………………………………………………..۱۹

- تجهیزات لازم برای ارتقاء…………………………………………………………………….۲۰

- انتخاب تراشه……………………………………………………………………………………..۲۱

اجزای یک کنترلر USB…………………………………………………………………………

- پورت USB ……………………………………………………………………………………….

- بافرهای داده USB        …………………………………………………………………………….

- CPU………………………………………………………………………………………………..

- حافظه برنامه………………………………………………………………………………………۲۴

- حافظه داده ……………………………………………………………………………………….۲۶

- رجیسترها………………………………………………………………………………………….۲۶

- I/O های دیگر……………………………………………………………………………………۲۶

- ویژگیهای دیگر………………………………………………………………………………….۲۷

ساده سازی پروسه ارتقاء………………………………………………………………………………….۲۷

- انتخاب معماری…………………………………………………………………………………..۲۷

- تراشه‌هایی که از ابتدا برای USB طراحی شده‌اند………………………………..۲۸

- تراشه‌هایی بر اساس خانواده‌های آشنا…………………………………………………۲۸

- تراشه‌هایی که به میکرو کنترلرهای خارجی متصل می‌گردند………………….۲۹

- مرجع خصوصیات تراشه……………………………………………………………………..۳۰

- برنامه تراشه نمونه………………………………………………………………………………۳۰

- انتخاب راه انداز………………………………………………………………………………….۳۰

- ابزارهای اشکال‌زدایی………………………………………………………………………….۳۱

- بردهای ارتقا از فروشندگان تراشه……………………………………………………….۳۱

- بردهای از منابع دیگر………………………………………………………………………….۳۲

- نیازمندیهای پروژه……………………………………………………………………………..۳۳

نگاهی به بعضی از تراشه‌ها……………………………………………………………………………….۳۵

- EnCore محصول شرکت سیپرس………………………………………………………۳۵

- معماری CPU……………………………………………………………………………………

- کنترلر USB……………………………………………………………………………………..

- EZ _ USB شرکت سیپرس………………………………………………………………۳۷

- معماری CPU……………………………………………………………………………………

- کنترلر USB……………………………………………………………………………………..

PCI 16C7X5 شرکت میکروچیپ ………………………………………………………………….۴۲

- معماری………………………………………………………………………………………………۴۲

- کنترلر USB………………………………………………………………………………………

NET 2888 شرکت نت چیپ

- کنترلر USB

USB 9603 شرکت National Semiconductor……………………………………………..

- کنترلر USB………………………………………………………………………………………

PDIUSBD 11/1 محصول فیلیپس…………………………………………………………………۴۶

- معماری……………………………………………………………………………………………..۴۶

- کنترلرهای USB……………………………………………………………………………….

Strong ARM اینتل………………………………………………………………………………………۴۷

- کلاسهای دستگاهها……………………………………………………………………………۴۸

- استفاده از کلاسها………………………………………………………………………………۴۸

- اجزای یک مربع خصوصیات کلاس……………………………………………………….۴۹

- کلاسهای تعریف شده………………………………………………………………………….۵۰

- مطابقت یک دستگاه با یک کلاس        ……………………………………………………….۵۲

- وسایل جانبی استاندارد………………………………………………………………………۵۲

- صفحه کلید ، ماوس و دسته بازی ………………………………………………………..۵۲

- دستگاههای انبارش توده‌ای………………………………………………………………..۵۳

- چاپگرها……………………………………………………………………………………………۵۵

- دوربینها و اسکنرها        ……………………………………………………………………………۵۵

- برنامه‌های صوتی………………………………………………………………………………..۵۶

- مودم‌ها……………………………………………………………………………………………..۵۷

- کاربردهای غیر استاندارد……………………………………………………………………۵۷

- دستگاههایی که داده‌ها را با یک سرعت کم منتقل می‌کنند………………….۵۸

- به روز رسانی دستگاههای RS _ 232………………………………………………….

- دستگاههای مراکز فروش…………………………………………………………………….۶۰

- جایگزینی دستگاههای با پورت موازی غیر استاندارد…………………………….۶۱

- ارتباطهای کامپیوتر به کامپیوتر…………………………………………………………..۶۳

- پیوندهای بی‌سیم……………………………………………………………………………….۶۳

دانلود کنید