ES2283345T3 - Emulacion de una desconexion de un dispositivo. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para usar en un sistema de comunicación enchufar-y-usar, en el que el dispositivo se puede conectar por medio de un segmento de cable a un concentrador/dispositivo adicional; la comunicación de apoyo al sistema en al menos un primer modo de velocidad (FS) y un segundo modo de velocidad mayor (HS); incluyendo el dispositivo para cada uno respectivo de los modos de velocidad unos medios respectivos primero y segundo de terminar el segmento de cable; caracterizado porque el dispositivo se puede hacer funcionar para emular la desconexión del aparato, mientras funciona en el segundo modo de velocidad, activando los primeros medios de terminar el segmento de cable.

Description

Emulación de una desconexión de un dispositivo.

El invento se refiere a la emulación de una desconexión de un dispositivo (nodo) en un sistema de comunicación "plug-and-play" (enchufar-y-usar).

El Bus Serie Universal (USB) es un bus enchufar-y-usar de distribuidor central. El bus USB lógico conecta dispositivos USB con el distribuidor USB, usando una topología física de estrella por niveles. El sistema tiene un distribuidor con un concentrador en el centro de cada estrella. Los concentradores convierten un solo punto de enganche (puerto) en múltiples puntos de enganche. El puerto aguas arriba de un concentrador conecta el concentrador hacia el distribuidor. Cada uno de los puertos aguas abajo de un concentrador permite la conexión con otro concentrador o una función. Los concentradores pueden detectar el enganche o desenganche en cada puerto aguas abajo. Cada segmento de cable es una conexión punto a punto entre el distribuidor y un concentrador o función, o un concentrador conectado a otro concentrador o función. Una función es un dispositivo USB que es capaz de transmitir o recibir datos o información de control por el bus y como tal proporciona prestaciones al sistema. Ejemplos de funciones incluyen dispositivos de localizador, tales como un ratón, tablero o lápiz óptico, dispositivos de entrada tales como un teclado o escáner, dispositivos de salida tales como una impresora o altavoces digitales y un adaptador de telefonía. Cada función contiene información de configuración que describe sus prestaciones y requisitos de recursos. Antes de poder usar una función, el distribuidor debe configurarla. Esta configuración incluye asignar ancho de banda USB y seleccionar opciones de configuración específicas de función.

El USB transfiere señales por dos cables indicados por D+ y D- en cada segmento punto a punto. La especificación de núcleo USB 1.0, 1.1 define un modo de velocidad baja y uno de velocidad alta, que funcionan en un bitrate (velocidad binaria) respectiva de 1,5 Mb/s y 12 Mb/s. Para proporcionar niveles de voltaje de entrada garantizados e impedancia de terminación apropiada, se usan terminaciones cargadas en cada extremo del cable. Las terminaciones permiten también la detección de enganche y desenganche en cada puerto y diferencia entre dispositivos de velocidad completa y velocidad baja por la posición de la resistencia de conexión en el extremo aguas abajo del cable:

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Los dispositivos de velocidad total (FS) están terminados con la resistencia de conexión en la línea D+;

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los dispositivos de velocidad baja (LS) están terminados con la resistencia de conexión en la línea D-.

Los dispositivos USB se pueden enganchar y desenganchar del USB en cualquier momento. Consecuentemente, el software de sistema debe acomodar cambios dinámicos en la topología física del bus. La enumeración de Bus es la actividad que identifica y asigna direcciones únicas a dispositivos enganchados al bus. La enumeración de bus incluye también la detección y procesamiento de retiradas. Los concentradores tienen indicadores de estado que indican el enganche o retirada de un dispositivo USB en uno de sus puertos. El distribuidor consulta al concentrador para recuperar estos indicadores en el caso de un enganche, el distribuidor permite que el puerto y las direcciones del dispositivo USB por medio del tubo de control de dispositivo en la dirección por defecto. El distribuidor asigna una única dirección USB al dispositivo y entonces determina si el dispositivo USB enganchado recientemente es un concentrador o una función. Si el dispositivo USB enganchado es un concentrador y hay dispositivos USB enganchados a sus puertos, entonces el procedimiento anterior es seguido para cada uno de los dispositivos USB enganchados. Si el dispositivo USB es una función, entonces el software de distribuidor manejará notificaciones de enganche que sean apropiadas para la función.

La señal de conexión o desconexión de una función es como sigue. Cuando no hay una función enganchada al puerto aguas abajo del distribuidor o concentrador, las resistencias de conexión presentes ahí provocarán que ambas D+ y D- sean llevadas por debajo del umbral inferior de terminación única del distribuidor o puerto de concentrador cuando ese puerto no está siendo accionado por el concentrador. La detección de una nueva conexión o desconexión se hace comprobando el estado de D+ y D- para ambos dispositivos FS y LS. Cuando no hay conexión, el receptor del puerto orientado aguas abajo del concentrador ve un cero de terminación única SEO (es decir D+=D- < umbral, es decir lógica 0). Cuando se conecta un dispositivo FS, el receptor ve una transición de D+ desde lógica 0 a lógica 1, mientras que D- permanece en lógica 0. El correspondiente estado de espera del bus es D+=1 y D-=0. De manera similar, cuando se conecta un dispositivo LS, el receptor ve una transición de D- desde lógica 0 a lógica 1, mientras D+ permanece en lógica 0. El correspondiente estado de espera del bus es D-=1 y D+=0. En caso de una desconexión, el receptor de puerto orientado aguas abajo del concentrador (en el que fue conectado el dispositivo) ve una transición de estado de bus desde (D+, D-) = (1, 0) para un dispositivo FS y (D+, D-) = (0, 1) para un dispositivo LS hasta (D+, D-) = (0, 0) para ambos dispositivos FS y LS. Una condición de desconexión (TDDIS) se indica si el distribuidor o concentrador no está conduciendo las líneas de datos y un SEO persiste en un puerto aguas abajo durante más de 2,5 \mus. Una condición de conexión (TDCNN) se detectará cuando el concentrador detecte que una de las líneas de datos es arrastrada por encima de su umbral VIH durante más de 2,5 \mus.

Como se ha descrito antes, el distribuidor inicia el procedimiento de enumeración. Las especificaciones USB no definen una manera por la que un dispositivo pueda requerir que el distribuidor se reinicie y vuelva a enumerar el dispositivo. Sin embargo, en algunas aplicaciones se necesita esta vuelta a enumerar, por ejemplo debido al cambio de la funcionalidad del dispositivo. La manera más simple de conseguir esta vuelta a enumerar es desconectando primero el dispositivo y conectándolo después de nuevo al puerto orientado aguas abajo del concentrador. Sin embargo, para algunas aplicaciones, es deseable o incluso necesario ser capaz de emular este procedimiento de desconexión y volver a conectar de nuevo, por medio de control del firmware del dispositivo, en vez de por intervención manual. La emulación puede hacerse conmutando electrónicamente la resistencia de conexión que está enganchada a la línea D+ (para un dispositivo FS) o la línea D- (para un dispositivo LS) primero apagado (es decir desactivando la terminación), seguido por una conmutación a encendido.

La especificación USB 2.0 define un dispositivo de velocidad alta (HS) que funciona a alrededor de 480 Mb/s. El dispositivo HS es adicional a los dispositivos de velocidad baja y velocidad total. Para un dispositivo HS, la terminación del funcionamiento normal se cambia desde conexión de línea de datos individual a terminación en paralelo. Cuando se conecta un dispositivo HS a un puerto orientado aguas abajo del concentrador, el dispositivo siempre tiene su resistencia de conexión D+, justo como un dispositivo FS, y la detección de una nueva conexión se hace de la misma manera que para un dispositivo FS. El concentrador reiniciará este nuevo dispositivo, y el dispositivo conmutará a terminación paralela después de haberse ido a través de un procedimiento predefinido "pitido" durante el periodo de reinicio. En funcionamiento normal HS, se usa la terminación paralela, y el correspondiente estado de espera es SEO. Así no hay distinción entre el estado en espera y el estado desconectado, estando ambos en SEO. El siguiente mecanismo está definido para detección de desconexión de dispositivo HS. Si el dispositivo es desconectado, entonces una señal constante transmitida por el transmisor de concentrador al dispositivo se reflejará hacia atrás, y el receptor del concentrador verá una diferencial de amplitud de señal que excede el máximo nivel de señal de datos permisible después de un retraso de un tiempo de recorrido completo del cable. Este nivel de señal excesivo se usa para detectar fiablemente una desconexión.

El documento US 5974486 describe un controlador para transmitir datos de acuerdo con la especificación USB para funcionamiento a baja velocidad y velocidad total. El controlador comprende un puerto para el enganche a un distribuidor USB y medios para simular una desconexión de un distribuidor USB y una reconexión siguiente a dicho distribuidor.

Es un objeto del invento emular una desconexión del dispositivo en el mismo puerto orientado aguas abajo, en el que se puede realizar la emulación de una forma controlada por firmware, sin intervención manual.

Para cumplir el objeto del invento, el sistema de comunicación enchufar-y-usar, incluye un dispositivo conectado por medio de un segmento de cable a un dispositivo/concentrador adicional; la comunicación que apoya al sistema en al menos un primer modo de velocidad (FS) y un segundo modo de mayor velocidad (HS); incluyendo el dispositivo para cada uno de los respectivos modos de velocidad unos medios respectivos primero y segundo para terminar el segmento de cable; siendo operativo el dispositivo para emular la desconexión del dispositivo, mientras que funciona en el segundo modo de velocidad, activando los primeros medios de terminar el segmento de cable. Activando los primeros medios de terminación, posiblemente además de los segundos medios existentes de terminación, la terminación de la comunicación dentro del segundo modo ya no cumple más con los requisitos. La desviación puede ser detectada por el dispositivo o concentrador adicional conectado al otro extremo del segmento. Usando los primeros medios de terminación, que es cualquiera que presenta en el dispositivo en modo dual, la desviación en la terminación se consigue de una manera simple. Con la frase "concentrador/dispositivo adicional" se quiere decir el nodo conectado al otro extremo del segmento. En USB, este nodo se llama un concentrador. En otros sistemas, tal nodo puede ser funcionalmente el mismo que un dispositivo.

Como se define en la medida de la reivindicación dependiente 2, preferiblemente el dispositivo (o concentrador) en el otro extremo del segmento detecta que la terminación excede el límite para la segunda comunicación de modo, y empieza un procedimiento de reconexión para determinar si se ha conectado un nuevo dispositivo o el mismo y a qué velocidad puede funcionar el dispositivo.

Como se define en la medida de la reivindicación dependiente 3, la segunda terminación de modo está desactivada, llevando la terminación del dispositivo a los límites para el primer modo de velocidad, permitiendo un punto de comienzo bueno y bien definido para el procedimiento de reconexión.

Como se define en la medida de la reivindicación dependiente 4, como para un dispositivo FS USB la terminación para el primer modo de velocidad (FS) es una impedancia, tal como una resistencia de conexión acoplada entre uno de los cables de datos y un voltaje de suministro. Preferiblemente se usa un conmutador controlable para habilitar/deshabilitar el acoplamiento de la resistencia. Incluyendo la tirada D+ es prácticamente equivalente a un extremo abierto, permitiendo una detección fiable de una desconexión.

Como se define en la medida de la reivindicación dependiente 6, como por un dispositivo USB HS la terminación para el segundo modo de velocidad (HS) se obtiene haciendo que el accionador FS genere una señal SEO por medio de dos resistencias coincidentes. La deshabilitación de la terminación puede conseguirse desactivando el
accionador.

El objeto del invento se consigue proporcionando un dispositivo para usar en un sistema de comunicación enchufar-y-usar, en el que el dispositivo se puede conectar por medio de un segmento de cable a un concentrador/dispositivo adicional; el sistema soporta la comunicación en al menos un primer modo de velocidad y un segundo modo de velocidad mayor; el dispositivo incluye en cada uno de los respectivos modos de velocidad unos medios respectivos primero y segundo para terminar el segmento de cable; pudiendo funcionar el dispositivo para emular la desconexión del dispositivo, mientras funciona en el segundo modo de velocidad, activando los primeros medios de terminar el segmento de cable.

El objeto del invento también se consigue proporcionando un método de emular la desconexión de un dispositivo en un sistema de comunicación enchufar-y-usar, en el que el dispositivo es conectado por medio de un segmento de cable a un concentrador/dispositivo adicional; soportando el sistema la comunicación en al menos un primer modo de velocidad, y un segundo modo de velocidad mayor; el dispositivo incluye para cada uno de los respectivos modos de velocidad unos medios respectivos de velocidad de primero y segundo para terminar el segmento de cable; incluyendo el método la emulación de desconectar el dispositivo, mientras se hace funcionar en el segundo modo de velocidad activando los primeros medios de terminar el segmento de cable.

Estos y otros aspectos del invento serán evidentes y aclarados con referencia a las realizaciones mostradas en los dibujos.

La figura 1 muestra un sistema de comunicación con una topología jerárquica de estrella;

La figura 2 ilustra el uso de cables de señal;

La figura 3 muestra un lugar de la resistencia de conexión para transceptores de velocidad baja y velocidad completa, respectivamente;

La figura 4 muestra un diagrama de bloques de un transceptor de velocidad alta.

La figura 1 muestra un sistema de comunicación enchufar-y-usar acorde con el invento. El invento se describirá con detalle para el bus USB. Se apreciará que muchas variaciones caen dentro de las habilidades de una persona experta en la técnica. Por ejemplo, se hace una referencia a los niveles de señal y tipos de terminación dentro del USB. Los mismos principios para emular una desconexión y disparar una reconexión pueden igualmente bien ser usados para otros niveles de señal y otros tipos de terminaciones. El Bus Serie Universal (USB) mostrado es un bus enchufar-y-usar de distribuidor céntrico. El bus lógico USB conecta dispositivos USB con el distribuidor USB, usando una topología física de estrella por niveles. El sistema de comunicación incluye un distribuidor 110 y concentradores 110, 120, 130, 140, 150 en el centro de cada estrella. Un concentrador raíz 160 está integrado dentro del sistema distribuidor. El puerto aguas arriba de un concentrador conecta el concentrador hacia el distribuidor. Cada uno de los puertos aguas abajo de un concentrador permite la conexión con otro concentrador o una función. Cada segmento de cable es una conexión punto a punto entre el distribuidor y un concentrador o función, o un concentrador conectado a otro concentrador o función. Una función 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176 es un dispositivo USB que es capaz de transmitir o recibir datos o información de control por el bus y como tal proporciona capacidades al sistema. Típicamente se implementa una función como un dispositivo periférico separado con un cable que se enchufa dentro de un puerto en un concentrador. Sin embargo, un paquete físico puede implementar múltiples funciones y un concentrador embebido con un solo cable USB. Esto se conoce como un dispositivo compuesto. Un dispositivo compuesto aparece al distribuidor como un concentrador con uno o más dispositivo USB no desmontables. Cada función contiene información de configuración que describe sus capacidades y requisitos de recursos. Antes de que una función pueda ser usada, el distribuidor debe configurarla. Esta configuración incluye asignar ancho de bando de USB y seleccionar opciones de configuración específicas de la función.

El USB transfiere señal y energía por un cable de cuatro hilos, mostrado en la figura 2. El envío de señal sucede por dos cables indicados por D+ y D- en cada segmento punto a punto. La especificación de núcleo USB 1.0, 1.1 define un modo de velocidad baja y velocidad completa, funcionando con una transmisión de bits respectiva de 1,5 Mb/s y 12 Mb/s. El reloj es transmitido, codificado junto con el diferencial de datos. El esquema de codificación de reloj es NRZI con relleno de bits para asegurar transmisiones adecuadas. Un campo SYNC precede cada paquete para permitir al receptor o receptores sincronizar sus relojes de recuperación de bits. El cable también lleva cables Vbus y GND en cada segmento para entregar energía a los dispositivos. Para proporcionar niveles de voltaje de entrada garantizados y una apropiada impedancia de terminación, se usan terminaciones derivadas en cada extremo del cable. Las terminaciones también permiten la detección de enganche y desenganche en cada puerto y diferencian entre dispositivos de velocidad completa y velocidad baja. Los dispositivos USB de velocidad completa y velocidad baja están terminados en el concentrador y la función termina como se muestra en las figuras 3A y 3B, respectivamente. Los dispositivos de velocidad completa y velocidad baja se diferencian por la posición de la resistencia de conexión en el extremo aguas abajo del cable:

-

los dispositivos de velocidad completa están terminados como se muestra en la figura 3A con la resistencia de conexión R_{pu} en la línea D+;

-

los dispositivos de velocidad baja están terminados como se muestra en la figura 3B con la resistencia de conexión R_{pu} en la línea D-.

En las figuras 3A y 3B, los puertos 310, 312 a la izquierda (en un nivel jerárquicamente mayor) es bien un concentrador o bien un puerto de distribuidor. El puerto de velocidad alta 314 a la derecha en la figura 3A es bien un puerto aguas arriba del concentrador o una función de velocidad completa. El puerto de velocidad baja 316 a la derecha en la figura 3B es una función de velocidad baja (en USB un puerto aguas arriba de un concentrador puede no funcionar a velocidad baja). Los transceptores 320 y 322 son capaces de funcionar tanto a velocidad alta como a velocidad baja. El transceptor 324 es un transceptor de velocidad alta. El transceptor 326 es un transceptor de velocidad baja. R_{pd} indica las resistencias de conexión en los puertos aguas abajo, conectadas a masa.

La figura 4 ilustra una implementación preferida del transceptor de velocidad alta USB 2.0, que utiliza en gran medida elementos de transceptor USB 1.1 y añade los nuevos elementos requeridos para el funcionamiento HS. El funcionamiento a velocidad alta soporta envío de señales a 480Mb/s. Para conseguir envío de señal fiable a esta velocidad, el cable está terminado en cada extremo con una resistencia para cada cable a masa. El valor de esta resistencia (en cada cable) está establecido nominalmente en ½ de la impedancia diferencial especificada del cable, ó 45 Ohmios. Esto presenta una terminación diferencia de 90 Ohmios. El estado inactivo de un transceptor que está funcionando en modo HS es el estado terminado sin señal aplicada a las líneas Data+ y Data-. Los medios recomendados para conseguir este estado es usar el accionador de modo LS/FS para afirmar un cero de terminación única (SE0), y para controlar próximamente el total combinado de la impedancia de salida del accionador y la resistencia Rs 490 (a 45 Ohmios, nominal). La práctica recomendada es hacer que la impedancia del accionador sea tan baja como sea posible, y permitir a Rs 490 contribuir tanto de los 45 Ohmios como sea posible. Esto llevará generalmente a una mejor precisión de terminación con la menor carga parásita.

Para transmitir, un transceptor activa una fuente de corriente interna que está desviada de su voltaje positivo de suministro y dirige esta corriente dentro de una de las dos líneas de datos por medio de un conmutador de dirección de corriente de velocidad alta. La conmutación dinámica de esta corriente dentro de la línea Data+ o Data- sigue el esquema de codificación de datos NRZI descrito en la especificación USB 1.1, que incluye el comportamiento de relleno de bits. Para enviar una señal J la corriente es dirigida dentro de la línea Data+ y para enviar una señal K la corriente es dirigida dentro de la línea de datos. Los separadores de campo SYNC y el EOP han sido modificados para el modo HS.

Haciendo referencia a la figura 4, se usa un accionador 420 de LS/FS para la transmisión LS y FS de acuerdo con la especificación 1.0/1.1 para el funcionamiento LS y FS, con la excepción de que en un transceptor con capacidad HS la impedancia de cada salida, incluyendo la contribución de Rs, debe ser 45 Ohmios +/- 10%. Cuando el transceptor está funcionando en modo HS, este accionador debe afirmar un SE0. Esto proporciona una terminación HS bien controlada en cada línea de datos de 45 Ohmios a masa.

Se usa un accionador de corriente HS 410 para transmisión de datos HS. Una fuente de corriente derivada de un suministro positivo es conmutada bien a la línea Data+ o Data- para enviar una señal J ó K, respectivamente. El valor nominal de la fuente de corriente es 17,78 mA. Cuando se aplica esta corriente a una línea de datos con una terminación de 45 Ohm a tierra en cada extremo, el voltaje nominal de alto nivel es +400 mV. El diferencial de voltaje nominal HS (Data+ - Data-) es así 400 mV para un J, y –400 mV para un K. La fuente de corriente debe cumplir la precisión requerida empezando con el primer símbolo de un paquete. Unos medios para conseguir esto es dejar encendida continuamente la fuente de corriente cuando un transceptor está funcionando en modo HS. Si se usa esta solución, la corriente puede ser dirigida a la masa de puerto cuando el transceptor no está transmitiendo (el ejemplo designado en la figura 4 muestra una línea de control llamada HS- fuente-corriente-habilitada para encender la corriente, y otra llamada HS-Accionador-habilitado para dirigir la corriente a las líneas de datos). La penalización de esta solución son los 17,78 mA de corriente de espera para cada uno de tales transceptores habilitados en el sistema. El diseño preferido es apagar completamente la fuente de corriente cuando el transceptor no está transmitiendo.

El estado inactivo de un transceptor que funciona en modo HS es con el accionador LS/FS mantenido en su estado cero de terminación única (para proporcionar las terminaciones requeridas), y con la fuente de corriente en un estado en el que la fuente está activa pero la corriente está siendo dirigida a la masa del dispositivo de en vez de a través de la conmutación de dirección de corriente que se usa para transmisión de datos. Dirigir la corriente a masa se consigue ajustando el HS-Accionador-Habilitado bajo. Cuando un transceptor que funciona en modo HS empieza a transmitir, la corriente transmitida es redirigida desde la masa del dispositivo al conmutador de dirección de corriente. Este conmutador dirige a su vez la corriente a cualquiera de las líneas de datos Data+ ó Data-. Se asegura un J dirigiendo la corriente a la línea Data+, un K dirigiéndola a la línea Data-. Cuando cada una de las líneas de datos es terminada con una resistencia de 45 Ohm a la masa del dispositivo, la resistencia de carga efectiva en cada lado es 22,5 Ohmios. Por tanto, la línea en la que la corriente de accionamiento está siendo dirigida aumenta a 17,78 mA * 22,5 Ohmios, ó 400 mV (nominal). La otra línea permanece en el voltaje de masa del dispositivo. Cuando la corriente es dirigida a la línea opuesta, estos voltajes son invertidos.

Un Receptor 450 de diferencial de LS/FS se usa para recibir datos LS y FS de acuerdo a la especificación USB 1.0/1.1. Los receptores 470 de terminación única cumplen también con estas especificaciones.

Un receptor 430 de Diferencial de Datos HS se usa para recibir datos HS, que tiene una amplitud nominal diferencial de +/- 400 mV. Este receptor debe tener la capacidad de ser deshabilitada por un detector 440 de envoltorio de transmisión como se indica en la figura 4. Esto es un requisito ya que el estado inactivo del enlace HS es con los receptores en cada extremo activo y con las líneas de datos mantenidas a masa. En este estado, los receptores son susceptibles al ruido o señales falsas, y se necesitan unos medios de "silenciador de ruidos". Se deja a diseñadores de transceptores elegir entre incorporar receptores LS/FS y HS separados, como se muestra en la figura 4, o combinar ambas funciones en un solo receptor. El Detector 440 de Envoltura de Transmisión se usa para deshabilitar el receptor HS 440 cuando la amplitud del diferencial de señales cae por debajo del mínimo nivel requerido para recepción de datos. Debe tener un tiempo de respuesta que sea suficiente para permitir al receptor recuperar todos excepto los primeros cuatro símbolos de un paquete. El receptor debe deshabilitar la recepción cuando el diferencial de amplitud de señal cae por debajo de un umbral dentro del intervalo de 100 mV a 150 mV. (Esto significa que se requiere deshabilitar las señales con menos de un diferencial de amplitud de 100 mV, y las señales con un diferencial de amplitud mayor de 150 mV requieren ser habilitadas).

Se requiere una resistencia de conexión (Rpu) 480 solo en los transceptores orientados aguas arriba, y se usa para indicar capacidad de velocidad de envío de señal. Cuando se usa en un puerto orientado aguas abajo, un transceptor con capacidad HS debe ser capaz de funcionar en modos de envío de señal LS, FS ó HS. Cuando se usa en un puerto orientado aguas arriba, un transceptor debe ser capaz de funcionar en modo FS ó HS. De acuerdo con la especificación USB 2.0, un transceptor con capacidad HS orientado aguas arriba puede no funcionar en modo de envío de señal LS. Por tanto una resistencia de conexión de 1,5k 480 en la línea Data- no se permite en un transceptor con capacidad HS. Un dispositivo con capacidad HS es requerido para engancharse inicialmente como un dispositivo FS, usando las técnicas descritas en la especificación USB 1.1. Esto significa que para puertos orientados aguas arriba con capacidad HS, Rpu (1,5k +/- 5%) debe ser conectado desde Data+ al suministro 3,3V a través de un interruptor que puede ser accionado bajo control SW. Después del enganche inicial, los transceptores con capacidad HS se acoplan en un protocolo de nivel bajo para establecer un enlace HS y para indicar el funcionamiento HS en el registro de estado de puerto apropiado. Este protocolo conlleva retirar eléctricamente la resistencia de 1,5k Ohmios 480 del circuito. En la figura 4, una línea de control llamada Rpu-Habilitar es indicada para esta finalidad. La resistencia es retira ajustando Rpu-Habilitar bajo (abriendo el interruptor 485). El protocolo conlleva también proporcionar las terminaciones Data+ y Data- a masa, ajustando el asegurar-terminación-única-cero y el LS/FS-accionador-salida-habilitar bits alto. La realización preferida es enganchar dispositivos de conmutación emparejados a ambas líneas Data+ y Data- para mantener las líneas equilibradas de parásitos, incluso aunque de una resistencia de conexión nunca se use en la línea Data- de un transceptor con capacidad HS orientado aguas arriba. Las resistencias de conexión (RpD) 495 (15k +/-5%) están conectadas desde Data+ y Data- a masa solo en los transceptores orientados aguas abajo, y conforme a las especificaciones USB 1.1.

Un detector 460 de envoltura de desconexión se usa para detectar cuando la amplitud del diferencial de señales excede los niveles máximos permisibles en envío de señal de datos. Esto ocurrirá cuando un transceptor orientado aguas abajo transmita una cadena continua de Js o Ks durante más de un tiempo de viaje completo y las resistencias de terminación de dispositivo no están presentes. Esto se usa como una indicación de desconexión de dispositivo. En la ausencia de las terminaciones de extremo más lejanas, el diferencial de voltaje será nominalmente el doble (comparado con cuando hay presente un dispositivo HS) cuando la corriente no es conmutada durante un periodo que superior al retraso de viaje completo. Como tal cadena de Js o Ks es requerida como parte del USOF EOP, el Detector de Envoltura De Desconexión se usa para detectar la desconexión de dispositivos HS como se define con más detalle más adelante. Un transceptor con capacidad HS de un puerto orientado aguas abajo debe indicar desconexión de dispositivo si la amplitud de señal en las líneas de datos supera un umbral de diferencial de voltaje dentro del intervalo de 500 mV a 600 mV. (Esto significa que señales con menos de un diferencial de amplitud 500 mV no provocará la indicación de desconexión, y que señales con diferencial de amplitud mayor de 600 mV son requeridas para indicar desconexión). Cuando no hay enganchado un dispositivo aguas abajo, el circuito de detección de desconexión en el transceptor orientado aguas abajo debe detectar la condición de sobre voltaje como respuesta a un solo delimitador USOF EOP.

Visión general de voltajes de envío de señal

1

2

Envío de señales de datos

La transmisión de datos HS en un paquete se hace con diferenciales de señal. El estado inactivo de las líneas de datos entre paquetes es de ambas líneas a masa. El inicio de un paquete (SOP) en modo HS es señalizado conduciendo las líneas Data+ y Data- desde el estado inactivo HS al estado K. Este K es el primer símbolo del modelo HS SYNC (NRZI secuencia KJKJKJKJ KJKJKJKJ KJKJKJKJ KJKJKJKK). El primer símbolo en el delimitador del HS EOP (end of packet: fin del paquete) es una transición desde el último símbolo antes del EOP. Estos símbolos opuestos se convierten en el primer símbolo en el modelo EOP (NRZ 01 1 1 1 1 1 1 1 con relleno de bits deshabilitado). Tras completar el modelo EOP, el transmisor vuelve al estado inactivo. El hecho de que el primer símbolo en el modelo EOP fuerza una transición simplifica el procedimiento de determinar precisamente cual es el último bit en el paquete antes del delimitador EOP.

Señalización de conexión y desconexión

La señalización de conexión y desconexión de una función, es como sigue para un dispositivo de velocidad baja y velocidad completa. Cuando no hay una función enganchada al puerto aguas abajo del distribuidor o concentrador, las resistencias de conexión presentes ahí provocarán que ambos D+ y D- sean llevados por debajo del umbral bajo de extremo único del distribuidor o concentrador cuando ese puerto no está siendo conducido por el concentrador. Esto crea un estado SEO en el puerto aguas abajo. Una condición de desconexión (TDDIS) es indicada si el distribuidor o concentrador no está conduciendo las líneas de datos y un SEO continúa en un puerto aguas abajo durante más de 2,5 s. Una condición de desconexión (TDCNN) será detectada cuando el concentrador detecta que una de las líneas de datos es llevada por encima de su umbral VIH durante más de 2,5 s.

La señalización de una conexión o desconexión de una función, es como sigue para un dispositivo de velocidad alta. Un puerto orientado aguas abajo que funciona en modo HS detecta la desconexión al sentir el aumento en la amplitud del diferencial de señal por las líneas Data+ y Data- que sucede cuando las terminaciones del dispositivo son retiradas. Como se muestra en la figura 4, la salida del "Detector de Envoltorio de Desconexión" va a alta cuando el transceptor orientado aguas abajo transmite y las reflexiones positivas de la línea abierta llegan en una fase que es aditivo con la señal del accionador del transceptor. Para asegurar que este efecto aditivo sucede con fiabilidad y es de suficiente duración para ser detectado, el delimitador USOF EOP es alargado comparado con el modo de velocidad completa y velocidad baja. Señales de diferencial de amplitud >= 600 mV deben activar fiablemente el Detector de Envoltorio de Desconexión. Señales con diferencial de amplitud <= 500 mV nunca deben activar el Detector de Envoltorio de Desconexión. El concentrador debe tomar muestras de la salida del Detector de Envoltorio de Desconexión en un momento que coincide con la transmisión del bit número 40 del modelo USOF EOP. La salida del detector debe ser ignorada en todos los demás momentos.

Cuando un dispositivo USB ha sido retirado de uno de los puertos del concentrador, el concentrador deshabilita el puerto y proporciona una indicación de retirada de dispositivo al distribuidor. Un software de sistema USB apropiado maneja entonces la indicación de retirada. Si el dispositivo USB retirado es un concentrador, el software de sistema USB debe manejar la retirada tanto del concentrador como de todos los dispositivos USB que estaban enganchados anteriormente al sistema a través del concentrador.

Señalización de reinicio

Un concentrador con capacidad HS empieza el procedimiento de reinicio comprobando el estado de las líneas (para determinar si un dispositivo está presente e indicando LS) y después conduciendo SEO, (obsérvese que las siguientes acciones de concentrador serán percibidas por un dispositivo sin capacidad HS tal como un SEO largo, y estas acciones reiniciarán dicho dispositivo simplemente como lo haría un concentrador USB 1.1). El momento en el que el SEO es afirmado se muestra en la siguiente tabla como T0. Si el dispositivo indica capacidad LS, el concentrador simplemente mantiene la afirmación de SE0 hasta T9, no realiza ninguno de los siguientes comportamientos de "escucha", e informa la velocidad del puerto como LS. Si el puerto del concentrador no detecta un dispositivo LS, puede ser enganchado al dispositivo FS, un dispositivo con capacidad HS que está funcionando en modo FS, un dispositivo con capacidad HS que funciona en modo HS, o ningún dispositivo en absoluto. Para diferenciar entre estas posibilidades, empezando en T3 el concentrador empieza a escuchar un "parásito" de HS de cada dispositivo. Como respuesta a la afirmación de un SEO continuo, un dispositivo con capacidad HS debe determinar primero si el concentrador está diciéndole Reiniciar o Suspender. En T1, el dispositivo regresa al modo FS (si no está ya en FS) desconectando sus terminaciones HS y reconectando la resistencia de conexión D+. En T2, 2,5 \mus después, el dispositivo prueba la línea para determinar si un SE0 o FS J está presente. Si la línea está en un FS J, el dispositivo sabe que el concentrador está indicando una Suspensión, y el dispositivo continua entonces con el procedimiento de suspensión que no se describe más en esta memoria. Si la línea está en SE0, el dispositivo sabe que el concentrador está conduciendo las líneas a SEO y puede continuar con el procedimiento de reinicio. En un momento no anterior a T4 un dispositivo con capacidad HS debe apagar su resistencia de conexión Data+, restablecer sus terminaciones HS y transmitir un "pitido" que termina no después de T5. Este pitido está definido para ser un HS K continuo con una duración de al menos 8 \mus. Si un concentrador detecta el "pitido" HS antes de T6 y no es HS no permitido, empieza el funcionamiento HS no después de T7. Un concentrador detecta un pitido si ve un HS K continuo en su entrada durante al menos 2 \mus. (Los requisitos de afirmación 8 \mus y detección 2 \mus hacen la detección HS fiable en la presencia de eventos de ruido ocasionales de duración por debajo del micro segundo). La velocidad del enlace es reportada como un HS. Si el concentrador falla en detectar el "pitido", o si es un HS no permitido, debe permanecer en SE0 al menos hasta T9. La velocidad del enlace es reportada como FS. Si el dispositivo empieza recibiendo HS uSOFs antes de T8, debe continuar funcionando en modo HS. No empieza recibiendo HS uSOFs por T8, debe volver a funcionamiento FS. Obsérvese que con este procedimiento, un concentrador USB 2.0 que reinicia un puerto que reinicia un puerto al que nada está enganchado reportará inicialmente que hay un dispositivo FS enganchado, e inmediatamente después detectará una
desconexión.

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De acuerdo con el invento, el siguiente firmware controla la conexión y desconexión de un dispositivo de velocidad alta se define para permitir que un dispositivo dispare el procedimiento de enumeración del distribuidor. Esto se hace, yendo desde la terminación paralela HS a la terminación FS, por medio de control de firmware. La primera etapa es habilitar la terminación FS, posiblemente además de la terminación FS. Con referencia a la implementación preferida mostrada en la figura 4, esto se consigue porque el firmware provoca que la resistencia de conexión Rpu 480 en la línea D+ sea encendida, por ejemplo ajustando Rpu_habilitado a alto. A continuación, la terminación HS es retirada. Esto se consigue deshabilitando el accionador LS/FS 420, por ejemplo ajustando la señal LS/FS_Accionador_Salida_Habilitado a baja. Preferiblemente, también el Accionador SEO es apagado (por ejemplo ajustando la señal Afirmación-terminación-única-Cero del accionador LS/FS 420 a baja). Encendiendo la resistencia de conexión asegura que la impedancia de la terminación supere los requisitos de terminación HS hasta el punto que el detector 460 de envolvente de desconexión enviará una señal de desconexión. Así, el mecanismo de detección de desconexión en el puerto del concentrador orientado aguas abajo detectará una desconexión en el extremo del próximo paquete micro-SOF que es propagado desde el concentrador hacia el dispositivo. De hecho, el receptor del concentrador verá una amplitud de diferencial de señal excede el máximo nivel permisible de señal de datos, ya que la terminación paralela está apagada, y el Rpu de conexión D+ 480 es prácticamente equivalente a un extremo abierto. Retirando la terminación HS se asegura que la terminación FS restante está adaptada para el procedimiento de conexión que empieza en el modo FS. Una vez que el concentrador ha detectado la desconexión, reportará esto al distribuidor. Inmediatamente, el puerto empieza a comprobar por una nueva conexión, y detectará una nueva conexión debido a la conexión D+. El concentrador y el distribuidor procesarán esta nueva conexión como cualquier otra conexión. El dispositivo conectado nuevamente será reiniciado. En el procedimiento de reinicio, el dispositivo puede volver al funcionamiento HS de acuerdo al algoritmo definido (con procedimiento de pitido).

Normalmente, la emulación de desconexión de dispositivo acorde con el invento es implementada en un ordenador periférico. Tal periférico incluye usualmente un microcontrolador embebido (u otro procesador adecuado) controlando el accionador de comunicación, tal como se muestra en la figura 4. Consecuentemente, la emulación de desconexión y reconexión se realiza por el microcontrolador bajo control de un programa adecuado (firmware) para realizar las etapas acordes con el invento. Este producto de programa de ordenador es cargado usualmente de un almacenamiento de respaldo, tal como un disco duro o ROM. El producto de programa de ordenador puede ser almacenado inicialmente en el almacenamiento de respaldo después de haber sido distribuido en un medio de almacenamiento, como un CD-ROM, o por medio de una red, como Internet.

Claims (11)

1. Un dispositivo para usar en un sistema de comunicación enchufar-y-usar, en el que el dispositivo se puede conectar por medio de un segmento de cable a un concentrador/dispositivo adicional; la comunicación de apoyo al sistema en al menos un primer modo de velocidad (FS) y un segundo modo de velocidad mayor (HS); incluyendo el dispositivo para cada uno respectivo de los modos de velocidad unos medios respectivos primero y segundo de terminar el segmento de cable; caracterizado porque el dispositivo se puede hacer funcionar para emular la desconexión del aparato, mientras funciona en el segundo modo de velocidad, activando los primeros medios de terminar el segmento de cable.

2. Un sistema de comunicación enchufar-y-usar, que incluye un dispositivo acorde con la reivindicación 1.

3. Un sistema según la reivindicación 2, en el que el concentrador/dispositivo adicional incluye medios para detectar que, mientras funciona en el segundo modo, la terminación del segmento de cable excede límites predeterminados para el segundo modo, y medios para, como respuesta a detectar este, iniciar un protocolo de reconexión para determinar una reconexión de un dispositivo al segmento.

4. Un sistema según la reclamación 3, en el que el dispositivo se puede hacer funcionar para emular la desconexión deshabilitando los segundos medios de terminar el segmento de cable.

5. Un sistema según la reivindicación 2, en el que el segmento incluye dos cables de señal para transmisión de diferencial de datos; y unos primeros medios de terminar el segmento de cable incluyen una impedancia de terminación acoplada entre uno de los cables de señal y un voltaje de suministro.

6. Un sistema según la reivindicación 5, en el que la impedancia de terminación incluye una resistencia.

7. Un sistema según la reivindicación 5, en el que los segundos medios de terminar el segmento de cable incluyen un accionador acoplado a ambos cables de señal por medio de impedancias emparejadas.

8. Un sistema según las reivindicaciones 4 y 7, en el que deshabilitar el segundo medio de terminación del segmento de cable incluye deshabilitar el accionador.

9. Un sistema según la reivindicación 2, en el que el sistema está basado en la especificación de Bus Serie Universal (USB), y el primer modo corresponde al modo USB de velocidad completa y el segundo modo corresponde con el modo USB de velocidad alta.

10. Un método para emular la desconexión de un dispositivo en un sistema de comunicación enchufar-y-usar en el que el dispositivo está conectado por medio de un segmento de cable a un concentrador/dispositivo adicional; la comunicación de apoyo al sistema en al menos un primer modo de velocidad y un segundo modo de velocidad mayor; incluyendo el dispositivo para cada uno respectivo de los modos de velocidad unos medios respectivos primero y segundo para terminar el segmento de cable; el método está caracterizado por incluir la emulación de desconexión del dispositivo, mientras funciona en el segundo modo de velocidad, activando los primeros medios de terminar el segmento de cable.

11. Un producto de programa de ordenador en el que el producto de programa puede funcionar para provocar que un procesador realice el método de la reivindicación 10.