ИНТЕРФЕЙС USB, ПРОТОКОЛ, ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

Максименко Д.А.

шнтерфейс USB: описание и основы устройств сопряжения

шнтерфейс USB (Universal Serial Bus - Универсальный Последовательный
шнтерфейс) предназначен для подключения периферийных устройств к
персональному компьютеру. Позволяет производить обмен информацией с
периферийными устройствами на трех скоростях (спецификация USB 2.0):

0. Низкая скорость (Low Speed - LS) - 1,5 Мбит/с;
1. Полная скорость (Full Speed - FS) - 12 Мбит/с;
2. Высокая скорость (High Speed - HS) - 480 Мбит/с.

Для подключения периферийных устройств используется 4-жильный
кабель: питание +5 В, сигнальные провода D+ и D-, общий провод.
шнтерфейс USB соединяет между собой хост (host) и устройства. Хост
находится внутри персонального компьютера и управляет работой всего
интерфейса. Для того, чтобы к одному порту USB можно было подключать
более одного устройства, применяются хабы (hub - устройство,
обеспечивающее подключение к интерфейсу других устройств). Корневой хаб
(root hub) находится внутри компьютера и подключен непосредственно к
хосту. В интерфейсе USB используется специальный термин "функция" - это
логически законченное устройств, выполняющее какую-либо специфическую
функцию. Топология интерфейса USB представляет собой набор из 7 уровней
(tier): на первом уровне находится хост и корневой хаб, а на последнем -
только функции. Устройство, в состав которого входит хаб и одна или
несколько функций, называется составным (compaund device).
Порт хаба или функции, подключаемый к хабу более высокого уровня,
называется восходящим портом (upstream port), а порт хаба, подключаемый
к хабу более низкого уровня или к функции называется нисходящим портом
(downstream port).
Все передачи данных по интерфейсу иницируются хостом. Данные
передаются в виде пакетов. В интерфейсе USB испольуется несколько
разновидностей пакетов:
пакет-признак (token paket) описывает тип и направление передачи
данных, адрес устройства и порядковый номер конечной точки (КТ -
адресуемая часть USB-устройства); пакет-признаки бывают нескольких
типов: IN, OUT, SOF, SETUP;
пакет с данными (data packet) содержит передаваемые данные;
пакет согласования (handshake packet) предназначен для сообщения о
результатах пересылки данных; пакеты согасования бывают нескольких
типов: ACK, NAK, STALL.
Таким образом каждая транзакция состоит из трех фаз: фаза передачи
пакета-признака, фаза передачи данных и фаза согласования.
В интерфейсе USB используются несколько типов пересылок
информации.
Управляющая пересылка (control transfer) используется для
конфигурации устройства, а также для других специфических для
конкретного устройства целей.
Потоковая пересылка (bulk transfer) используется для передачи
относительно большого объема информации.
Пересылка с прерыванием (iterrupt transfer) испольуется для передачи
относительно небольшого объема информации, для которого важна
своевременная его пересылка. Имеет ограниченную длительность и
повышенный приоритет относительно других типов пересылок.
Изохронная пересылка (isochronous transfer) также называется
потоковой пересылкой реального времени. Информация, передаваемая в такой
пересылке, требует реального масштаба времени при ее создании, пересылке
и приеме.
Потоковые пересылки характеризуются гарантированной безошибочной
передачей данных между хостом и функцией посредством обнаружения ошибок
при передаче и повторного запроса информации.
Когда хост становится готовым принимать данные от функции, он в
фазе передачи пакета-признака посылает функции IN-пакет. В ответ на это
функция в фазе передачи данных передает хосту пакет с данными или, если
она не может сделать этого, передает NAK- или STALL-пакет. NAK-пакет
сообщает о временной неготовности функции передавать данные, а STALL-
пакет сообщает о необходимости вмешательства хоста. Если хост успешно
получил данные, то он в фазе согласования посылает функции ACK-пакет. В
противном случае транзакция завершается.
Когда хост становится готовым передавать данные, он посылает
функции OUT-пакет, сопровождаемый пакетом с данными. Если функция
успешно получила данные, он отсылает хосту ACK-пакет, в противном случае
отсылается NAK- или STALL-пакет.
Управляющие пересылки содержат не менее двух стадий: Setup-стадия
и статусная стадия. Между ними может также располагаться стадия передачи
данных. Setup-стадия используется для выполнения SETUP-транзакции, в
процессе которой пересылается информация в управляющую КТ функции. SETUP-
транзакция содержит SETUP-пакет, пакет с данным и пакет согласования.
Если пакет с данными получен функцией успешно, то она отсылает хосту ACK-
пакет. В противном случае транзакция завершается.
В стадии передачи данных управляющие пересылки содержат одну или
несколько IN- или OUT-транзакций, принцип передачи которых такой же, как
и в потоковых пересылках. Все транзакции в стадии передачи данных должны
производиться в одном направлении.
В статусной стадии производится последняя транзакция, которая
использует те же принципы, что и в потоковых пересылках. Направление
этой транзакции противоположно тому, которое использовалось в стадии
передачи данных. Статусная стадия служит для сообщения о результате
выполнения SETUP-стадии и стадии передачи данных. Статусная информация
всегда передается от функции к хосту. При управляющей записи (Control
Write Transfer) статусная информация передается в фазе передачи данных
статусной стадии транзакции. При управляющем чтении (Control Read
Transfer) статусная информация возвращается в фазе согласовании
статусной стадии транзакции, после того как хост отправит пакет данных
нулевой длины в предыдущей фазе передачи данных.
Пересылки с прерыванием могут содержать IN- или OUT-пересылки. При
получении IN-пакета функция может вернуть пакет с данными, NAK-пакет или
STALL-пакет. Если у функции нет информации, для которой требуется
прерывание, то в фазе передачи данных функция возвращает NAK-пакет. Если
работа КТ с прерыванием приостановлена, то функция возвращает STALL-
пакет. При необходимости прерывания функция возвращает необходимую
информацию в фазе передачи данных. Если хост успешно получил данные, то
он посылает ACK-пакет. В противном случае согласующий пакет хостом не
посылается.
Изохронные транзакции содержат фазу передачи признака и фазу
передачи данных, но не имеют фазы согласования. Хост отсылает IN- или
OUT-признак, после чего в фазе передачи данных КТ (для IN-признака) или
хост (для OUT-признака) пересылает данные. Изохронные транзакции не
поддерживают фазу согласования и повторные посылки данных в случае
возникновения ошибок.
В связи с тем, что в интерфейсе USB реализован сложный протокол
обмена информацией, в устройстве сопряжения с интерфейсом USB необходим
микропроцессорный блок, обеспечивающий поддержку протокола. Поэтому
основным вариантом при разработке устройства сопряжения является
применение микроконтроллера, который будет обеспечивать поддержку
протокола обмена. В настоящее время все основные производители
микроконтроллеров выпускают продукцию, имеющую в своем составе блок USB
,например фирма Atmel производит контроллёр AT43355 на ядре AVR. Имеет
встроенные USB-функцию и хаб с 2 внешними нисходящими портами,
работающие в LS/FS-режимах, 1 кбайт ОЗУ, 24 кбайт ПЗУ, 32х8 регистров
общего назначения, 27 программируемых выводов, последовательный и SPI-
интерфейсы, 12-канальный 10-разрядный АЦП. Функция имеет 1 управлющую КТ
и 3 программируемых КТ с буферами FIFO размером 64/64/8 байт.

Спецификация USB

Спецификация периферийной шины USB разработана лидерами компьютерной и
телекоммуникационной промышленности — Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft,
NEC и Northern Telecom — для подключения компьютерной периферии вне
корпуса машины по стандарту plug'n'play, в результате отпадает
необходимость в установке дополнительных плат в слоты расширения и
переконфигурировании системы. Персональные компьютеры, имеющие шину USB,
позволяют подключать периферийные устройства и осуществляют их
автоматическое конфигурирование, как только устройство физически будет
присоединено к машине, и при этом нет необходимость перезагружать или
выключать компьютер, а так же запускать программы установки и
конфигурирования. Шина USB позволяет одновременно подключать
последовательно до 127 устройств, таких, как мониторы или клавиатуры,
выполняющие роль дополнительно подключенных компонентов, или хабов (т.е.
устройство, через которое подключается еще несколько).
Создатели.
USB была разработана группой из семи компаний, которые видели необходимость
во взаимодействии для обеспечения дальнейшего роста и развития расцветающей
индустрии интегрированных компьютеров и телефонии. Эти семь компаний,
продвигающие USB, следующие: Compaq, Digital Equipment Corp, IBM PC Co.,
Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom.
Работа USB.
USB определяет, добавлено устройство или отключено, благодаря
своей
разумности, обеспечиваемой основной системой. Шина автоматически
определяет, какой системный ресурс, включая программный драйвер и
пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает
этот ресурс доступным без вмешательства пользователя. Владельцы
компьютеров, оснащенных шиной USB имеют возможность переключать совместимые
периферийные устройства, так же просто, как они вкручивают новую лампочку в
лампу.

Виды периферийного оборудования, которые поддерживает USB

Вы знаете эти устройства: телефоны, модемы, клавиатуры, мыши, устройства
чтения CD ROM, джойстики, ленточные и дисковые накопители, сканеры и
принтеры, MP3-плееры и флаш-драйвы. Скорость прокачки в 480 мегабит/секунду
позволяет подключать через USB все современное поколение периферийных
устройств, включая аппаратуру для обработки видео данных формата MPEG-2,
перчатки для управления виртуальными объектами и дигитайзеры. Также, с
ожиданием большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии, шина
USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств
Цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств
Private Branch eXchange (PBX), позволяющих подключать большое количество
телефонов к небольшому количеству линий связи.
Программное обеспечение, которое нужно для работы USB.
Операционная система Windows 95 (начиная с версии OSR 2.1, выпущенной 29
октября 1996г.) поставляется уже со встроенными драйверами, которые
позволяет Вашему персональному компьютеру распознавать USB периферию. В
результате, Вам не нужно покупать или инсталлировать дополнительное
программное обеспеченье для каждого нового периферийного устройства. Тем не
менее, вместе с новой USB периферией вы получите дискету с новыми
драйверами. Однако, не все так радужно - например, корректную работу
принтера с интерфейсом USB способна обеспечить только OC Windows 98 и выше.

Значение USB для поставщиков систем и периферии

Совместимость USB строится на основе технологически целостной и открытой
спецификации, которая удовлетворяет потребностям потребителей в легко
расширяемых компьютерах. В свою очередь, для поставщиков и реселлеров
компьютеров, периферии и программного обеспечения, совместимость USB
принесет прибыль, за счет использования новых методов маркетинга:
. "Готовая платформа" позволяет логично связать аппаратное и
программное обеспечение для совместной поставки покупателю.
. USB может снизить риск возможной несовместимости периферийного и
программного обеспечения, поставляемого с компьютерами, за счет
поставки готовых систем по ключ, которые удовлетворяют
требованиям специализированных рыночных ниИ.
. USB-совместимая периферия может предложить частным и
корпоративным покупателям больший выбор оборудования, без страха
снижения функциональных возможностей аппаратных средств.
. Реселлеры получают большую гибкость в подборе аппаратуры и
готовых систем, для стимуляции покупательского спроса, за счет
возможности комбинирования комплектов поставляемой периферии,
без опасений, что что-то с чем-то не будет работать в паре.
. USB может обеспечить поставщикам периферии дополнительную
выгоду, за счет поставки нового оборудования для систем,
использующих технологию MMX™.
. USB может помочь поставщикам снизить их затраты на разработки,
что в свою очередь позволит им устанавливать новые, более
конкурентоспособные, цены.
Применение USB при наличие двух систем, например ноутбука и настольного
компьютера.
Применение маленького адаптера, который будет определен в качестве
устройства для каждой USB системы, которая входит в соединение. Два USB
контроллера периферии с общим буфером памяти будет наиболее оптимальным
решением, стоимость которого не должна превысить $50. Корпус адаптера может
выглядеть, как маленькая капля в середине кабеля или, может быть, небольшое
утолщение, расположенное на одном из его концов. Кабель, подобный
описанному, сможет выполнять так же и функции хаба, всего лишь за небольшую
дополнительную плату, а это уже гораздо более ценный продукт.
Возможность увеличения длины соединения устройств через шину USB до 50-200
метров (например, используя оптоволокно).
Периферийный интерфейс USB предназначен для настольных систем, а расстояние
в 200 метров, похоже, соответствует очень большему столу. Многие компании,
входящие в сообщество внедрения USB, уже долгое время обсуждают проблему
применения шины на больших расстояниях и думают о создании продуктов,
которые позволили бы сделать это возможным. Устройство расширения выглядит
как два хаба для шины USB, однако использует другие протоколы (например,
для оптоволокна) между точками соединения кабеля. На каждом конце
электрический сигнал в USB должен быть транслирован в или из сигнала для
длинных расстояний. Для того, что бы все это стало возможным, необходимо
решить вопросы, связанные с протоколом передачи пакетов данных и временными
задержками, которые должны быть совместимы и соответствовать спецификации.
Разница между соединителями серии "A" и "B".
Коннекторы серии "A" разработаны для всех устройств USB, и являются
разъемом для периферии и гнездом для персонального компьютера. В
большинстве случаев, кабель USB должен быть встроен в периферийное
устройство. Это снижает стоимость соединителей, избавляет от
несовместимости, возможной в случае разного сопротивления кабелей, и
упрощает действия пользователей по подключению. Однако в некоторых случаях
встроенный кабель нельзя использовать. Хорошим примером могут служить очень
большие и тяжелые устройства, плохо сочетатающиеся с тонким кабелем,
который нельзя удалить, а так же устройства, подключаемые только изредка,
которые интенсивно используются, когда не являются подключенными. Для таких
случаев и были созданы коннекторы серии "B". Две серии коннекторов
различаются внешне, это сделано для предотвращения соединений, которые бы
могли нарушить топологию архитектуры USB.
Разница между основным хабом и обычным с точки зрения аппаратной реализации
и программного обеспечения.
Все хабы совершенно одинаковы с точки зрения программного обеспечения
(кроме разницы, как устройств имеющих питание и нет). Основной хаб (или
корневой), это просто первый хаб, обнаруженный при нумерации. Во многих
реализациях основной хаб может быть интегрирован в ту же микросхему, что и основной контроллер, это позволяет снизить стоимость.

Технология USB 2.0

Следующий год, по прогнозам аналитиков, должен стать переломным в пользу
нового (относительно) USB 2.0. А ведь многие еще и с первым-то незнакомы.
Скорости с которой производители "компьютерных железяк" разрождаются новыми
творениями можно только удивляться.
Пользователь в таком огромном потоке высокотехнологичных устройств
часто теряется, и многие технологии остаются за гранью его внимания. Так
вот и шина USB, какой бы новой многим она ни казалась, - технология в
возрасте. Десятилетний юбилей не за горами. Жизнь ее началась в далеком
1995 году, когда многие компании, стремясь следовать провозглашенному
принципу Plug'n'Play стремились создать нечто, позволяющее сделать
процедуру добавления новых устройств в систему настолько простой, насколько
это вообще возможно, да и к тому же универсальное, пригодное для большого
числа разного вида устройств. Эта идея объединила лидеров компьютерной и
телекоммуникационной промышленности в лицах Compaq, DEC, IBM, Intel,
Microsoft, NEC и Northern Telecom. Мы же простые пользователи, с трепетом
ожидали окончания разработок.
Ведь если новая технология действительно будет работать, то это позволит
забыть о проблеме постоянной нехватки коммуникационных портов, с которой в
те годы благодаря значительно увеличившейся доступности периферии многим
уже довелось столкнуться.
Что ж. Их мучения не прошли даром. И хотя поначалу внедрение шло с очень
большим скрипом, сегодня сотни миллионов компьютеров по всему миру оснащены
шиной USB, а периферийных устройств с этим интерфейсов всех не перечесть:
от мышек и клавиатур до жестких дисков, приводов для записи CD и DVD и др.
Причиной скрипа при внедрении был замкнутый круг: естественно, что новая
шина должна была поддерживаться операционной системой, а Windows 95 этим
похвастаться не могла. Microsoft не горела желанием работать не пойми для
чего - устройства с USB интерфейсом можно было пересчитать едва ли не на
пальцах, а в производители аппаратного обеспечения в свою очередь не хотели
делать устройства для не поддерживающейся популярной ОС шины.
Выход обновлений OSR2.1 не сильно изменил ситуацию, так как сделано все
было в нем через пень-колоду (кстати, а в NT системах она так и не
появилась. до Windows 2000). Основная поддержка была со стороны компаний
производителей систем и системных компонентов - для них это было источником
прибыли (по данным аналитиков Dataquest объем продаж систем с USB должен
был составить в 1997 году 30 млн штук и в 1998 все продаваемые компьютеры
должны были быть оснащены этой шиной (возможно так и было, но не у нас) и, потом, товарищи верили, что взойдет она, звезда пленительного
счастья.
Пусть не сегодня, завтра, но взойдет. Так и случилось. Переломным моментом
в истории USB стал выход Windows 98: появилась поддержка, начался выпуск
устройств, и технология начала свое существование не только у
разработчиков,
но и у пользователей, кстати, многие из которых относят
появление именно к этому моменту.
Сегодня USB - это очень популярная универсальная последовательная шина.
Предназначена для легкого подключения различного вида устройств это
клавиатуры, мыши, джойстики, колонки, модемы, мобильные телефоны,
ленточные, дисковые, оптические и магнитооптические накопители, флэш-диски,
сканеры и принтеры, дигитайзеры, словом все, что подключается к ПК. Также,
с ожиданием большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии,
шина USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств
цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств
Private Branch eXchange (PBX).
Пропускной способности в 480 Мбит/с в версии 2.0 достаточно для
удовлетворения потребностей всех этих применений в полной мере. Добавление устройств больше не сопряжено с установкой дополнительных адаптеров,
выполнением сложного конфигурирования, ручным инсталлированием
дополнительного программного обеспечения: система автоматически определяет,
какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен
каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без
вмешательства пользователя. Популярная периферия сегодня доступна в
вариантах с USB гораздо чаще, чем с другими.
Существовавшей раньше разницы в цене в 10-15-20 долларов и
заоблачных цен на внешние USB-контроллеры нет, более того, уже давно USB-
контроллеры интегрируются в чипсеты материнских плат, и пользователь
получает их в свое распоряжение практический задаром. USB вышел в массы и
нужно констатировать тот факт, что COM LPT и PS/2 порты медленно умирают.
Что ж. Давно пора было избавиться от многочисленных пережитков прошлого.
Это та красивая внешняя сторона, которой USB обращена к пользователю.
Наверное многие слышали о том что USB шина позволяет подключать до 127
устройств. И в тоже время на задней стенке обычно находится 2 или 4 порта.
И у многих наверняка возник вопрос - нас обманули, на нас сэкономили
(меньше портов - дешевле система. Хотя… 127 портов разместить на задней
панели… Даже представить сложно) или что-то еще. Оказывается дело все в
том, что шина USB позволяет многоуровневое каскадирование.

Физический интерфейс

Стандарт USB определяет электрические и механические спецификации шины. Информационные сигналы и питающее напряжение 5 В передаются по четырехпроводному кабелю. Используется дифференциальный способ передачи сигналов D+ и D- по двум проводам. Уровни сигналов передатчиков в статическом режиме должны быть ниже 0,3 В (низкий уровень) или выше 2,8 В (высокий уровень). Приемники выдерживают входное напряжение в пределах - 0,5...+3,8 В. Передатчики должны уметь переходить в высокоимпедансное состояние для двунаправленной полудуплексной передачи по одной паре проводов.
Передача по двум проводам в USB не ограничивается дифференциальными сигналами. Кроме дифференциального приемника каждое устройство имеет линейные приемники сигналов D+ и D-, а передатчики этих линий управляются индивидуально. Это позволяет различать более двух состояний линии, используемых для организации аппаратного интерфейса. Состояния Diff0 и Diff1 определяются по разности потенциалов на линиях D+ и D- более 200 мВ при условии, что на одной из них потенциал выше порога срабатывания VSE. Состояние, при котором на обоих входах D+ и D- присутствует низкий уровень, называется линейным нулем (SEO - Single-Ended Zero). Интерфейс определяет следующие состояния:
- Data J State и Data К State - состояния передаваемого бита (или просто J и К), определяются через состояния Diff0 и Diff1.
- Idle State - пауза на шине.
- Resume State - сигнал "пробуждения" для вывода устройства из "спящего" режима.
- Start of Packet (SOP) - начало пакета (переход из Idle State в К).
- End of Packet (EOP) - конец пакета.
- Disconnect - устройство отключено от порта.
- Connect - устройство подключено к порту.
- Reset - сброс устройства.
Состояния определяются сочетаниями дифференциальных и линейных сигналов; для полной и низкой скоростей состояния DiffO и Diff1 имеют противоположное назначение.
В декодировании состояний Disconnect, Connect и Reset учитывается время нахождения линий (более 2,5 мс) в определенных состояниях.
Шина имеет два режима передачи. Полная скорость передачи сигналов USB составляет 12 Мбит/с, низкая - 1,5 Мбит/с. Для полной скорости используется экранированная витая пара с импедансом 90 Ом и длиной сегмента до 5 м, для низкой - невитой неэкранированньгй кабель до 3 м. Низкоскоростные кабели и устройства дешевле высокоскоростных. Одна и та же система может одновременно использовать оба режима; переключение для устройств осуществляется прозрачно.
Низкая скорость предназначена для работы с небольшим количеством ПУ, не требующих высокой скорости. Скорость, используемая устройством, подключенным к конкретному порту, определяется хабом по уровням сигналов
на линиях D+ и D-, смещаемых нагрузочными резисторами R2 приемопередатчиков (см. рис. 7.2 и 7.3).
Сигналы синхронизации кодируются вместе с данными по методу NRZI (Non Return to Zero Invert), его работу иллюстрирует рис. 7.4. Каждому пакету предшествует поле синхронизации SYNC, позволяющее приемнику настроиться на частоту передатчика. Кабель также имеет линии VBus и GND для передачи питающего напряжения 5 В к устройствам. Сечение проводников выбирается в соответствии с длиной сегмента для обеспечения гарантированного уровня сигнала и питающего напряжения.

Стандарт определяет два типа разъемов (см. табл. 7.1 и рис. 7.5).

Разъемы типа "А" применяются для подключения к хабам (Upstream Connector). Вилки устанавливаются на кабелях, не отсоединяемых от устройств (например, клавиатура, мышь и т. п.). Гнезда устанавливаются на нисходящих портах (Downstream Port) хабов. Разъемы типа "В" (Downstream Connector) устанавливаются на устройствах, от которых соединительный кабель может отсоединяться (принтеры и сканеры). Ответная часть (вилка) устанавливается на соединительном кабеле, противоположный конец которого имеет вилку типа "А".
Разъемы типов "А" и "В" различаются механически (рис. 7.5), что исключает недопустимые петлевые соединения портов хабов. Четырехконтактные разъемы имеют ключи, исключающие неправильное присоединение. Конструкция разъемов обеспечивает позднее соединение и раннее отсоединение сигнальных цепей по сравнению с питающими. Для распознавания разъема USB на корпусе устройства ставится стандартное символическое обозначение.

Питание устройств USB возможно от кабеля (Bus-Powered Devices) или от собственного блока питания (Self-Powered Devices). Хост обеспечивает питанием непосредственно подключенные к нему ПУ. Каждый хаб, в свою очередь, обеспечивает питание устройств, подключенных к его нисходящим портам. При некоторых ограничениях топологии допускается применение хабов, питающихся от шины. На рис. 7.6 приведен пример схемы соединения устройств USB. Здесь клавиатура, перо и мышь могут питаться от шины.

Протокол

Все обмены (транзакции) по USB состоят из трех пакетов. Каждая транзакция планируется и начинается по инициативе контроллера, который посылает пакет-аркер (Token Packet). Он описывает тип и направление передачи, адрес ус-тройства USB и номер конечной точки. В каждой транзакции возможен обмен только между адресуемым устройством (его конечной точкой) и хостом. Адресуемое маркером устройство распознает свой адрес и готовится к обмену. Источник данных (определенный маркером) передает пакет данных (или уведомление об отсутствии данных, предназначенных для передачи). После успешного приема пакета приемник данных посылает пакет подтверждения (Handshake Packet).
Планирование транзакций обеспечивает управление поточными каналами. На аппаратном уровне использование отказа от транзакции (NAck) при недопустимой интенсивности передачи предохраняет буферы от переполнения сверху и снизу. Маркеры отвергнутых транзакций повторно передаются в свободное для шины время. Управление потоками позволяет гибко планировать обслуживание одновременных разнородных потоков данных.
Устойчивость к ошибкам обеспечивают следующие свойства USB:
- Высокое качество сигналов, достигаемое благодаря дифференциальным приемникам/передатчикам и экранированным кабелям.
- Защита полей управления и данных CRC-кодами.
- Обнаружение подключения и отключения устройств и конфигурирование ресурсов на системном уровне.
- Самовосстановление протокола с тайм-аутом при потере пакетов.
- Управление потоком для обеспечения изохронности и управления аппаратными буферами.
- Независимость функций от неудачных обменов с другими функциями.
Для обнаружения ошибок передачи каждый пакет имеет контрольные поля CRC-кодов, позволяющие обнаруживать все одиночные и двойные битовые ошибки. Аппаратные средства обнаруживают ошибки передачи, а контроллер автоматически производит трехкратную попытку передачи. Если повторы безуспешны, сообщение об ошибке передается клиентскому ПО.

Список использованной литературы

http://hi-tech.mail.ru/articles/item/1896/
http://ru.wikipedia.org/wiki/USB
Скотт
Мюллер. Модернизация и ремонт ПК (глава 15 — Последовательный, параллельный и другие интерфейсы ввода/вывода — USB) = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 1016—1026. — ISBN 0-7897-3404-4
http://www.zntu.edu.ua/base/lection/rpf/lib/periph/hole/Spr/USB.htm