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USB 2.0 스팩 및 프로토콜 이해
USB 프로토콜은 우리가 자주 쓰는 USB 통신에 대한 통신 방식을 정의합니다. 해당 USB 프로토콜이 어떻게 통신하는 지 이해해보는 시간을 갖겠습니다.
Source: i5i5.tistory.com
Date Published: 6/12/2021
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[USB 통신] 열거 프로세서 실습편 ① – 네이버 블로그 – NAVER
USB 통신은 복잡한 프로토콜 규약으로 구성되어있다. USB 디바이스를 HOST 즉 PC에 연결하면 장치의 정보를 PC(Host)에 전달해주고,
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 1/13/2021
View: 2508
USB 프로토콜 적용을 위한 임베디드 시스템 설계 및 구현
의 통신을 위한 USB 통신 프로토콜을 구현하였으며,임베디드 시스. 템의 임베디드 운영체제는 안정성과 신뢰성이 높은 임베디드 리눅스. 를 이용하였다.
Source: repository.kmou.ac.kr
Date Published: 4/27/2022
View: 7220
실제 USB 통신 프로토콜이 있습니까? – TheFastCode
그러나 실제 USB 통신 프로토콜 ? 내 이해는 다음과 같습니다. USB 장치를 컴퓨터 (예 : Ubuntu 또는 모든 종류의 Linux)에 연결합니다. Linux는 …
Source: www.thefastcode.com
Date Published: 4/24/2022
View: 6810
실제 USB 통신 프로토콜이 있습니까? / 어떻게
실제 USB 통신 프로토콜이 있습니까? 우리 중 대부분은 결코 USB 장치에 대한 생각을 많이해서는 안됩니다. 그러나 USB 작동 방식에 대해 더 알고 …
Source: ko.savtec.org
Date Published: 1/18/2021
View: 6509
USB.02 – Engineer School
첫 번째는 USB 프로토콜에 대해 대략적으로 알아보았는데요. 요약하자면. 1. USB 통신은 보통 3단계로 이루어진다. a. Token -> Data -> Handshake.
Source: engschool.tistory.com
Date Published: 12/27/2022
View: 8508
USB 2.0 Protocol Analyzer – HANITECH – 하니테크
대부분의 다른 USB 프로토콜 분석기는 기본 블록 유형 디스플레이를 사용하므로 통신되는 복합 데이터의 전반적인 계층 구조를 알기가 어렵습니다. 데이터의 여러 시간 …
Source: hanitech.co.kr
Date Published: 7/22/2022
View: 5760
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주제에 대한 기사 평가 usb 통신 프로토콜
- Author: 이봉석
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- Date Published: 2018. 7. 11.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=02Ksifgh7TE
USB 2.0 스팩 및 프로토콜 이해
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USB 프로토콜은 우리가 자주 쓰는 USB 통신에 대한 통신 방식을 정의합니다.
해당 USB 프로토콜이 어떻게 통신하는 지 이해해보는 시간을 갖겠습니다.
먼저, 아래의 개념을 이해해야합니다.
각 USB 트랜잭션은 아래의 것들로 구성되어 있습니다.
Token Packet : 토큰 패킷 (패킷이 기대하는, 다음에 따라야할 것이 뭔지에 대해서, 정의하는 헤더를 가짐.)
Optional Data Packet : 데이터 패킷 (이건, 페이로드를 포함하고 있음), 그리고
Status Packet : 상태 패킷 (트래적션을 이해하기 위해서 사용되고, 에러 정정을 위한 방법을 제공하기 위해 사용됨)
이렇게 3가지의 트랜잭션. 즉, 패킷들이 있다는 걸 알아보았으니, 각 Token이 무얼하는 지 알아볼까요?
Token Packet
USB는 호스트 중앙의 버스 (a host centric bus)입니다. 즉, Host는 모든 트랜잭션들을 시작하게 되는데요. token으로 불리우는, 첫번째 패킷은 host에 의해 생성이 됩니다. 그것의 목적은, 아래의 세가지를 설명하기 위함입니다.
– 다음에 따라야할 내용
– 데이터 트랜잭션은 읽어야하는 지 혹은 써야하는 지 그리고,
– 디바이스 주소와, 지정된 엔디포인트가 무엇인지.
Token 패킷은 OUT Token, IN Token, SOF Token, SETUP Token 이렇게 4가지 토큰이 있습니다.
Token Packets은 3개의 유형이 있습니다.
In – 호스트가 USB 디바이스에게, 자신이 정보를 읽고싶다고 알립니다.
Out – 호스트가 USB 디바이스에게, 자신이 정보를 보내고싶다고 알립니다.
Setup – 호스트가 제어전송(Control transfers)을 시작하기 위해, 사용 합니다.
Interrupt Transfers
인터럽트는, 디바이스에 의해 일어난다는 걸 아실겁니다.
인터럽트 요청 (Interrupt request)는 디바이스에 의해, 대기줄(큐)에 저장됩니다, 호스트가 USB 디바이스에게 데이터를 요청하기 위해, poll을 하기 전까지 말이죠.
IN 패킷을 보냄으로써,
호스트는 주기적으로 인터럽트 엔드포인트 (Interrupt endpoint)를 poll(폴링)합니다. 어느 주기로 할지는, 엔드포인트 디스크립터에 명시되어있습니다.
디바이스에 의해, 인터럽트가 큐에 저장이 되어 있다면, 그 function (디바이스라고 이해해도 좋습니다)은 해당 인터럽트와 관련있는 데이터를 포함하여, Data Packet을 보냅니다. 이 과정은, 디바이스가 IN Token을 받았을 때, 일어납니다.
Endpoint Types
USB 스펙은 4가지의 전송/엔드포인트 타입을 정의합니다.
1. Control Transfers
2. Interrupt Transfers
3. Isochronous Transfers
4. Bulk Transfers
https://www.beyondlogic.org/usbnutshell/usb5.shtml
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[USB 통신] 열거 프로세서 실습편 ①
① 시스템이 새 디바이스를 갖는다.
▶ 허브가 포트에 전원을 공급하면 디바이스는 전원 공급됨 (Powered) 상태
② 허브가 디바이스를 감지한다.
▶신호선 (D+, D-) 전압을 감지한다.
▶허브는 각 신호선에 약 15k Ohm의 풀다운 저항을 갖춘다.
▶풀스피드 디바이스는 D+, 로우스피드 디바이스는 D- 에 약 1k Ohm의 풀업 저항을 갖춘다. 그래서 포트에 디바이스를 연결하면 신호선 중 하나에 High가 뜨므로 디바이스 연결을 알아차릴 수 있다.
③ 호스트가 새 디바이스 정보를 얻는다.
▶ 각 허브는 인터럽트 앤드포인트를 이용해 발생한 이벤트를 보고한다.
④ 디바이스가 풀스피드인지 로우스피드인지 감지
▶허브가 디바이스를 리셋하기 바로전에 두 신호선 전압을 검사하여 디바이스 속도를 판단한다.
⑤ 허브가 디바이스를 리셋한다.
▶ 허브는 디바이스의 신호선 (D+, D-)를 리셋 상태로 최소 10ms 이상 유지한다. (리셋은 D+, D- 모두 논리적 로우 상태)
⑥ 허브는 디바이스와 버스 사이의 신호 경로를 설정
▶디바이스가 아직 리셋 상태인지 반환된 데이터에 있는 특정 비트를 보고 알 수 있다.
▶호스트는 필요하다면 디바이스가 리셋 상태에서 빠져나올때까지 이단계를 반복한다.
▶허브가 포트의 리셋을 끝내면 디바이스는 기본 상태 (Default)가 된다.
▶디바이스의 USB 레지스터는 초기 상태가 되고, 디바이스는 앤드포인트 0에서 제어 전송에 응답할 준비가 된다. 디바이스는 디폴트 주소 00h을 사용하여 호스트와 통신한다.
실제 USB 통신 프로토콜이 있습니까? / 어떻게
실제 USB 통신 프로토콜이 있습니까?
우리 중 대부분은 결코 USB 장치에 대한 생각을 많이해서는 안됩니다. 그러나 USB 작동 방식에 대해 더 알고 싶어하는 호기심 많은 유형의 사용자라면 어떻게 될까요? 오늘의 수퍼 유저 Q & A 게시물에는 호기심 많은 독자의 질문에 대한 답변이 있습니다..
오늘의 질문 및 답변 세션은 Q & A 웹 사이트의 커뮤니티 중심 그룹 인 Stack Exchange의 하위 부문 인 수퍼 유저의 도움으로 이루어졌습니다..
사진 제공 : Evilelka Kowalski (Flickr).
질문
수퍼 유저 리더 smeeb는 실제로 실제 USB 통신 프로토콜이 있는지 알고 싶어합니다.
Wikipedia에 따르면, USB : 컴퓨터와 전자 장치 간의 연결, 통신 및 전원 공급을 위해 버스에 사용되는 케이블, 커넥터 및 통신 프로토콜을 정의합니다.. 하지만 거기에 실제 USB 통신 프로토콜? 내 이해는 다음과 같습니다. USB 장치를 컴퓨터 (예 : 우분투 또는 모든 종류의 Linux)에 연결합니다.. Linux는 어떻게 든 장치의 장치 드라이버를 찾습니다 (아는 한 보너스!)로드하고. 이제 장치가 연결되었습니다. / dev / theDevice. 사용자 공간 앱은 이제 읽고 쓸 수 있습니다. / dev / theDevice 드라이버는 하위 장치 / 하드웨어에 대한 하위 수준 입력 및 출력을 처리합니다. 내가 알 수있는 한, USB 통신 프로토콜 이 흐름의 어느 곳에도 나타나지 않습니다. 나의 이해가 정확하다면, USB는 PC와 장치 사이의 케이블 및 전기 연결 일뿐입니다.. 내가 틀렸어? USB가 실제로 위의 흐름을 나타내는 저수준 프로토콜을 실제로 구현합니까? 그렇다면 무엇이며 30,000 피트 뷰에서 어떻게 작동합니까??
실제 USB 통신 프로토콜이 있습니까??
대답
수퍼 유저 기고가 인 RedGrittyBrick과 projectdp가 우리에게 답을줍니다. 첫째로, RedGrittyBrick :
예 (USB 프로토콜 참조). 내가 알기에 USB 사양은 복잡한 프로토콜 및 장치 프로파일 세트를 정의합니다.. 예를 들어, USB 장치는 대량 저장 장치, 키보드, 휴먼 인터페이스 장치 등과 같은 고수준 템플릿을 따르고 일반 장치 드라이버로 관리 할 수 있습니다. 일부 USB 장치는 낮은 수준에서 통신 할 수 있으므로 운영 체제의 낮은 수준의 USB 지원으로 장치 별 상위 수준의 드라이버가 필요하다는 것을 인식 할 수 있습니다.
projectdp의 답이 뒤따 랐습니다.
의문 저수준 USB 통신 프로토콜이 작동하고 있습니까?? 대답 예, 있습니다. USB 사양에는 버스가 비트 수준에서 사용되는 방식을 정의하는 USB 프로토콜이 포함되어 있습니다. 이것은 상위 프로토콜 (즉, 대용량 저장 장치, HID 등)의 기초가되는 저수준 프로토콜입니다.. USB 프로토콜 작동 방식에 대한 자세한 내용은이 OSDev 위키가 유용합니다. 다음은 시퀀스 다이어그램을 사용하여 USB 프로토콜에 따른 다양한 데이터 트랜잭션을 설명하는 또 다른 흥미로운 설명입니다. 보너스 질문 Linux가 해당 장치의 장치 드라이버를 찾고로드하는 방법? 보너스 답변 Linux에서 USB 사용 커널을 사용하는 경우 USB 사양으로 인해 하드웨어 및 커널을 통해 작동하는 USB 장치가 감지됩니다. 하드웨어 측면에서는 USB 호스트 컨트롤러가 감지합니다. 그런 다음 커널에서 호스트 컨트롤러 드라이버는 와이어의 하위 레벨 비트를 인계 받아 USB 프로토콜 형식 정보로 변환합니다. 이 정보는 커널의 usbcore 드라이버에서 채워집니다.. 이 훌륭한 Opensourceforu 기사에서 나는 바꿔 말했고 리눅스 문맥에서의 질문에 대해 훨씬 더 자세하고 명료하게 설명했다..
아래 공유 된 스레드 링크를 통해 활발한 토론의 나머지 부분을 확인하십시오.!
설명에 추가 할 것이 있습니까? 의견에서 소리가 나지. 다른 기술에 정통한 Stack Exchange 사용자의 답변을 더 읽고 싶습니까? 전체 토론 스레드를 여기에서 확인하십시오..
USB.02
USB를 해 봅시다.
다들 즐거운 명절 보내셨으리라 생각됩니다. 엔지니어 분들은 당분 섭취를 송편으로 많이 하셨을테고 ㅋㅋㅋ 대다수의
엔지니어 분들이 머리회전을 위해 단 음식을 많이 먹어서 비만과 싸움중인 것으로 알고 있습니다. 당분이 없으면 흡사 좀비와
같은 모양새를 면치 못하죠. ㅋㅋ 전 단 것을 별로 좋아하지 않아서 과자같은 건 거의 먹지 않습니다. 그래서 하루에 다방커피를
12잔씩…… 스트레스로 인한 담배를 두갑씩…… 일주일에 3일 정도 폭음을…… 으…… 하지만 저세상가기 전에 조금이나마
우리나라 엔지니어들을 위한 글을 조금 더 쓰고 가도록 하겠습니다. ㅋㅋ 주절거리다 보니 쓸데없는 내용이 한문단이네요;;;
자 USB 두 번째입니다. 첫 번째는 USB 프로토콜에 대해 대략적으로 알아보았는데요. 요약하자면
1. USB 통신은 보통 3단계로 이루어진다.
a. Token -> Data -> Handshake
2. Device는 EndPoint라는 것을 여러개 가지고 있다.
a. EP0는 Configuration or Control Packet을 위해 사용된다.
b. Host와 EP의 연결모델을 Pipe라 부른다.
c. Pipe는 4가지 타입이 있으며 한가지로만 사용가능하다.
d. 한개의 Device는 여러개의 Pipe를 가질 수 있다.
이정도 입니다. 이번 시간에는 프로토콜 측면에서 더 자세히 살펴보려고 합니다. USB 통신은 보통 3단계로 이루어진다고
말씀드렸습니다. Token, Data 그리고 Handshake입니다. 그럼 실제 각 Packet의 구조는 어떻게 되어 있을까요?
아래 표와 같습니다. 순서대로 Token, Data, Handshake입니다.
모두 시작은 8bit의 PID(Packet ID)로 시작하는 군요. PID는 현재 패킷의 종류를 나타내는 필드입니다. 이 패킷이 Token인지
Data인지 아니며 Handshake 패킷인지 나타내주는 것이죠. 아래 표를 보시면 타입과 설명이 나와 있습니다만 위 표와 다르게
4bit입니다. 그 이유는 에러를 체크하기 위해 0 ~ 3번 bit까지는 아래와 같은 bit를 적용시키고 4 ~ 7번 bit에는 보수를 넣기
때문입니다. 만약 Token 중 OUT 패킷이라면 11100001b 가 되는 것이죠. PID Types 다음 표에 나와 있습니다. 마지막에 있는
Special Packet은 Split이나 High speed 관련 내용으로 USB 허브에 관련된 내용이므로 과감히 생략하겠습니다.
(USB 2.0은 Full speed를 지원하지만 Hub만은 High speed를 지원합니다.)
이제 어느정도 윤곽이 보이는 군요. 여러분도 보이시나요? ㅎㅎ 전에도 말씀드렸다시피 Token Packet은 호스트만
전송할 수 있습니다. Data와 Handshake는 Token Packet에 따라 틀려집니다. Host -> Device가 될 수도 있고
Device -> Host가 될 수도 있으니까요.
Token Packet부터 자세히 살펴봅시다. Token Packet으로 정의된 PID는 OUT / IN / SOF /SETUP 총 4가지 입니다.
USB에서 데이터의 이동 방향을 나타내는 OUT은 Host -> Device를 의미하고 IN은 Device -> Host를 의미합니다. 그리고
SOF는 Start of frame의 약어인데 USB2.0 표준문서의 205 Page를 보시면 다음과 같이 나와있습니다.
Full-speed devices that have no particular need for bus timing information may ignore the SOF packet.
(버스 타이밍 정보가 필요하지 않는 Full-speed devices는 SOF packet을 무시할 수 있습니다.)
따라서 SOF는 무시하도록 하며, 마지막으로 Setup은 Host가 Device의 사이의 Pipe를 Setup하기 위한 Token Packet입니다.
Data Packet은 말 그대로 Data 전송용 Packet입니다. Data packet으로 정의된 PID는 DATA0 / DATA1 / DATA2 / MDATA
입니다. DATA2와 MDATA는 High-speed에 사용되므로 필요하지 않으며 DATA0 / DATA1만 Full-speed DATA 전송에
핍요합니다. DATA2와 MDATA는 그렇다치더라도 DATA0와 DATA1이 왜 필요한지 의문점이 드느데요. 그 이유는 연속된
데이터를 보낼 때 데이터의 유효성을 확보하기 위해 Synchronization하기 때문입니다. 데이터 Synchronization은 트렌시버와
리시버가 PID를 토글하는 것으로 이루어집니다. Receiver는 데이터를 받을 수 있는 상태이고 data PID가 정확할 때만 PID를
토글하고 Tranceiver는 유효한 ACK Handshake를 받았을 때에만 PID<0>를 토글하는 것이죠. 그러니깐 연속 데이터를 보낼때
PID의 첫 번째 비트가 계속 토글되어야 합니다. 즉, DATA0 <-> DATA1가 교대로 전송되어야 하는 것입니다.
Handshake Packet은 딱 1 byte 입니다. PID만 보내면 되는데 이것도 종류가 4가지 있습니다. ACK / NAK / STALL /
NYET입니다. ACK와 NAK는 다들 아시겠지만 긍정과 부정입니다. 데이터를 잘 받았으면 ACK, 못받거나 에러가 있으면 NAK를
전송하는 것이죠. STALL은 지연을 뜻하는데요. Device의 Endpoint가 Halt되어 있거나 Control Pipe 요청을 지원하지 않는
경우를 나타냅니다. NYET은 위에도 설명되어 있듯이 아직 응답이 없는 상태를 나타내는 것인데 디바이스가 응답을 안하는
것이므로 디바이스의 것이 아닙니다. 허브에서 사용됩니다. 당연히 High-speed 전용이므로 신경을 끕시다.
어떠신가요? 어려우신가요? 저는 대략적으로 머리속에 그림이 그려지기 시작합니다. 내일은 USB를 통해 데이터가 왔다
갔다하는 과정을 한개씩 한개씩 나열해 볼텐데요. 그리고나면 더 선명하게 알 수 있으리라 기대합니다. 그리고 시간이 되면
USB에 필요한 구조체와 함수를 정의해 보려고 합니다.
추가로 말씀드로고 싶은 것은 저는 지금 현재 USB에 관련되어 미리 작성된 어떤 레퍼런스 코드도 보고 있지 않으며 오로지
표준 문서와 데이터 시트에만 의존하여 프로그래밍을 하려고 합니다. 왜 이런 수고스런 과정을 거치냐고 하시는 분들이 있을지
모르겠습니다만 프로토콜 뿐만 아니라 모든 기술은 발전합니다. 어떤 기술이 새로 나왔을 때, 여러분들은 누군가가 레퍼런스
코드를 작성하기를 기다리실 건가요? ^^ 여러분들은 이미 대답을 알고 계십니다. 엔지니어 여러분들 모두 힘내시고 혹시
제 글에 오류나 의문점이 있으시면 주저마시고 글을 남겨 주시면 감사하겠습니다.
내일 또 만나요~ – Dwarp –
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USB 2.0 Protocol Analyzer
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PC 분석 소프트웨어에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오. USB 분석 소프트웨어는 무료입니다. 여기에는 소프트웨어에서 볼 수있는 샘플 LS, FS 및 HS 데이터 파일이 포함되어있어 USB 분석기 하드웨어를 구입하기 전에 소프트웨어에 익숙해 질 수 있습니다.
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