USB

Обнаружение и локализация неисправных устройств

Хаб обеспечивает живучесть шины USB, автоматически запрещая работу нисходящих портов, от которых исходит угроза для работоспособности шины. Неисправное устройство, подключенное к порту, может не вовремя «замолчать» (потерять активность) или, наоборот, что-то «бормотать» (babble). Эти ситуации отслеживает ближайший к устройству хаб и запрещает восходящие передачи от такого устройства не позже чем по границе микрокадра. Хаб следит за тем, чтобы восходящие пакеты не пересекали границу микрокадра. Для этого в хабе имеется счетчик, который определяет следующие моменты в микрокадрах:

  • EOF1 — после этого момента не имеет права начинаться пакет от устройства;
  • EOF2 — начиная с этой точки, хаб ждет начала пакета только с восходящего порта (ожидается SOF).

Во время восходящей трансляции пакета (пока повторитель ожидает EOP) возможны особые ситуации:

  • обнаружен признак начала пакета на другом разрешенном порте — это коллизия; реакция хаба на нее может быть двоякой. Первый вариант — «испортить» трансляцию передачей к хосту вместо тела пакета постоянного состояния K или J. Хост-контроллер поймет эту ситуацию, правда, ценой потери чужого пакета. Второй вариант — игнорировать этот признак, пока не завершится текущая трансляция пакета. При этом хост о данной проблеме не узнает;
  • признак конца пакета в текущей трансляции не обнаружен, а время в микрокадре уже подошло к EOF2 — эта «болтливость» считается ошибкой для нисходящего порта, с которого идет трансляция. По этой ошибке хаб автоматически запрещает данный порт и фиксирует это изменение состояния в своем регистре. Еще одной причиной автоматического запрещения разрешенного порта является его состояние, отличное от покоя, с момента EOF2 до конца микрокадра.

Если восходящее соединение устанавливается после EOF1, то повторитель вместо трансляции кадра передает признак FSEOP, чтобы вышестоящий хаб не запретил работу порта, к которому подключен данный хаб. Если с нисходящего порта, вызвавшего эту ситуацию, не придет EOP до EOF2, то этот порт будет автоматически запрещен.

При трансляции пакетов и сигналов для LS-портов повторитель выполняет инвертирование сигнала, поскольку представление состояний J и K для них иное. Кроме того, нисходящий трафик не транслируется на порты LS, пока не придет специальный пакет PRE. После пакета PRE «вниз» на LS-порт транслируется только один пакет. Вместо маркеров SOF на LS-порт передается признак LS-EOP, чтобы устройство не приостановилось.

Для HSпортов повторитель устроен функционально сложнее — здесь требуется ресинхронизация (re-clocking). Помехи в линии и по питанию влияют на момент переключения состояния выхода приемника во время нарастания и спада входного сигнала — это приводит к дрожанию фазы (jitter). На невысоких (LS, FS) скоростях дрожание несущественно, поскольку время нарастания/спада сигнала существенно меньше длительности битового интервала. На скорости 480 Мбит/с это соотношение иное, и накопление дрожания в цепочке повторителей (хабов) привело бы к потере битовой синхронизации. Ресинхронизация выполняется с помощью эластичного буфера — небольшой FIFO-памяти, хранящей последовательность бит транслируемого сигнала. Информация в буфер — биты, извлеченные из NRZI-сигнала, — поступает от приемника порта на частоте входного сигнала (частота подстраивается по полю Sync). Из буфера информация поступает на передатчик(и), но синхронизируясь уже от внутреннего генератора хаба. Поскольку частоты входного сигнала и внутреннего генератора абсолютно точно совпадать не могут, темп заполнения буфера отличается от темпа его опустошения. Для компенсации этих расхождений в начале приема пакета его трансляция задерживается до тех пор, пока буфер не наполнится до половины; за время передачи пакета наполненность буфера может измениться. Эластичный буфер вносит свою лепту в задержку, вносимую хабом. Глубина буфера определяется исходя из допустимого отклонения скоростей: по спецификации частота синхронизации должна выдерживаться с точностью ± 0,05%, так что максимальное расхождение частот приема и передачи может достигать ± 0,1%. При этом на пакете максимальной длины (9644 бит) может «набегать» расхождение до 9644×0,1% ≈ 10 бит; с небольшим запасом половинную длину буфера определили в 12 бит. Аналогичная технология применяется в высокоскоростных локальных сетях (Fast Ethernet, FDDI).

HS-пакет, проходя через повторитель хаба, может не только потерять до 4 бит начала синхропоследовательности, но и «обрасти» дополнительным «хвостом» после признака EOP, также до 4 бит длиной (dribble bits). Это «обрастание», как и начальная потеря, обусловлено задержкой, вносимой детектором амплитуды сигнала HS-приемника. При прохождении через 5 хабов число лишних бит может достигать 20, но это не страшно — приемник информации все равно верно определит конец пакета по признаку EOP. Вышеуказанная максимальная длина пакета 9644 бит включает в себя эти лишние биты.



Sitelinkx by eXtro-media.de
Яндекс.Метрика