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USB & TCP/IP PowerPoint PPT Presentation


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USB & TCP/IP. USB. I. Historique et caractéristiques II. Les avantages et inconvénients III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisation IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs couts.

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USB & TCP/IP

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Presentation Transcript


USB & TCP/IP

INNOVATIS SYSTEMS 2006


USB

I. Historique et caractéristiques

II. Les avantages et inconvénients

III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisation

IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts

V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs couts

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Historique et caractéristiques

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Historique

  • Créé par Intel en 1994…version 1.0

  • -1998 version1.1 (Low speed 1.5Mbps , Full speed 12Mbps)

  • -2000 version2.0 (High speed 480Mbps)

  • -2001 On The Go

INNOVATIS SYSTEMS 2006


RS232

Parallèle

PS/2

Universal Serial Bus

Télémesures,

Diagnostic

Applications Embarquées

  • Auto détection & configuration (Plug&Play)

  • Bus power

  • 3 vitesses:Low- 1.5, Full- 12, High- 480 Megabits/second

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Caractéristiques

  • Caractéristiques principales :

  • Topologie en arbre dont la racine est l’hôte (le PC ou le Mac). Les périphériques peuvent être branchés et débranchés sans arrêter l’ordinateur. Les périphériques sont alimentés par le Bus. On peut chaîner jusqu’à 127 périphériques sur un brin. Les périphériques inutilisés sont automatiquement mis en veille. Les périphériques sont identifiés et configurés automatiquement par les systèmes d’exploitation.

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Caractéristiques

4-wire connection

Differential Signaling

  • NRZI Data Encoding

  • Half duplex – data transmission can go in only one direction at a time

  • Bus Power to each device:

    • 4.40 - 5.25 V

    • Guaranteed 100 mA

    • 500 mA maximum through negotiation

VBUS

D+

D-

GND

VBUS

D+

D-

GND

~ 5.0 V

~ 3.3 V

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Caractéristiques

  • L’USB en fonctionnement :

A

Hub USB

B

4.4 à 5.25v !500mA

L’hôte gère les communications en distribuant des jetons.

Chaque périphérique est identifié grâce à un VID et un PID.

Adresse allouée à l’initialisation (énumération).

4 modes de transfert : control, interrupt, isochrone, bulk.

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Caractéristiques

“A” Plug

USB Host

“mini-B” Plug

FS, HS Peripheral

“B” Plug

FS, HS Peripheral

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Caractéristiques

  • Modes de transfert (12Mbps/480Mbps) :

Control : pour l’énumération et la configuration.

Interrupt : 64octets/1Ko par trame. Accusé de réception et reprise en cas d’erreur.

Isochrone : avec réservation de bande passante et de temps d’accès dans la limite de 1Ko toutes les ms (Full Speed) ou 3x1Ko toutes les 125us(High Speed). Pas d’accusé de réception, pas de reprise en cas d’erreur(1Mo/24Mo).

Bulk : 1216/6656 octets max par trame. Non prioritaire. Accusé de réception et reprise en cas d’erreur(1.2Mo/53Mo)

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Guaranteed Latency

Guaranteed Data Integrity

Interrupt

Bulk

Isochronous

Caractéristiques

PIC18F4550 family supports all these transfer types.

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Small Pipe to each USB

device (up to 127)

HOST PC

Tiny Pipes (endpoints)

Big USB Pipe

12Mb/s

USBPipes

INNOVATIS SYSTEMS 2006


In English, just to get the vocabulary

Client Software <-> Function

Client

Software

Host

Buffers

Data Flows

Pipes

Endpoints

USB Device

Interface

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Slot

Trame = 1ms

BULK

Low Speed

Stereo Audio

Low Speed

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

BULK

Stereo Audio

(Pas à l’échelle)

Interrupt,

Control,

Low Speed

SOF

Rx Voice

Scanner

Tx Voice

Rx Line

Tx Line

Trame USB

INNOVATIS SYSTEMS 2006


In English, just to get the vocabulary and that will be the last one.

USB Peripherals

PC will use VID/PID to look for a matching driver and load it.

Mouse

Data Glove

External DVD Drive

Ethernet Adapter

Keyboard

Joystick

External Hard Drive

ICD2

Modem

Communication Device Class (CDC)

Mass Storage Device Class (MSD)

Custom Class

(Vendor Class)

Human Interface Device Class (HID)

Microchip provides firmware subset for HID, CDC, and MSD.

If you don't use your own VID, then 2 different devices will try to use the same driver, which is not good.

Many more classes….

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Les avantageset inconvénients

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Avantages

  • Vitesse de transfert élevée

  • Couts des composants

  • Topologie de bus

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Inconvénients

  • Apprentissage d’une nouvelle technologie

  • Longueur de câbles mais il existe des modules de remise en forme des signaux

  • Il faut……

INNOVATIS SYSTEMS 2006


Les domaines d’application avec exemples d’utilisation

INNOVATIS SYSTEMS 2006


RS232…

  • Ce que l’USB vous apporte

    • Des vitesses de transfert plus élevées

    • Une plus grande connectivité

    • De la puissance (500 mA)

    • Une topologie BUS

  • Domaine d’application:

    • Télémesure

  • INNOVATIS SYSTEMS 2006


    • L’USB développement de périphériques :

    Electronique «made in labo»

    Application

    Gestion du périphérique

    Interrupt / Isochrone / Bulk

    EP.. (out, type,size)

    Pilote de périphérique

    EP.. (In, type,size)

    Control

    USB End Point 0

    USB pilote hôte

    OS

    Physique

    Physique

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    • L’USB développement de périphériques, solution 2 :

    Electronique « made in CRTBT »

    • Pilote « maison » :Problème de compétences en fonction des OS.

    • Problème de pérennité…

    • - Pilote générique commerciale « USBIO »

    Application

    Gestion du périphérique

    Interrupt / Isochrone / Bulk

    Pilote de périphérique

    Microcontrôleur(2000 lignes de C)

    +

    USB Transceiver

    Control

    USB pilote hôte

    OS

    Physique

    Physique

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    • L’USB développement de périphériques, solution 3 : HID

    L’OS supporte en standard certains types depériphériques dits « HID »(Human InterfaceDevices).

    Par ex : clavier, souris, audio, modem, balance,

    etc

    Application

    Gestion du périphérique

    Interrupt / Isochrone / Bulk

    Pilote HID

    Microcontrôleur(>2000 lignes de C)

    +

    USB Transceiver

    Control

    USB pilote hôte

    OS

    Physique

    Physique

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Outils Microchip

    • PICDEM Full Speed USB

      • Cout : ~35 €

    • PICDEM 2 PLUS + Programmateur (avec modification)

      • Possibilité de connecter un PIC18F2450

      • Cout : ~130 €

    • Compilateur C

      • CCS

      • Hi-Tech

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coûts

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    USB…RS232

    • Une connectique USB avec la simplicité d’une liaison RS232

    • Module USB <-> RS232

    • Coté Host : Port Virtuel

    • Cout : ~20 €

    FTDI

    USBMOD 1 et 3

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    USB Controller

    • Solution CYPRESS : EZ-USB FX (CY7C646xx)

    • Solution NetChip Technology : NET2888

    • Solution FREESCALE

    • Solution PHILLIPS : PDIUSBD11

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    USB µC

    • Solution MICROCHIP : PIC18F2450

    • Solution CYPRESS : CY7C63001

    • Solution MOTOROLA : 68HC705JB3

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Types de transferts

    PIC18F4550

    Control, Interrupt, Bulk, Isochronous

    PIC16C7X5

    Control and Interrupt

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Vitesse

    PIC18F4550

    Full-Speed & Low-Speed

    PIC16C7X5

    Low-Speed

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Enregistreur USB

    • Plateforme : PIC18F2450

    • Device Class : HID -> Pas de pilote

    • Firmware simple

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    I Historique et caractéristiques

    II. Les avantages et inconvénients

    III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisation

    IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts

    V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs couts

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Caractéristiques

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    - Interface normalisée présente en standard sur les machines et dans les labos

    • Qu’est-ce qui justifie l’emploi d’Ethernet ?

    - Excellente performance : 10Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s….

    - Pérennité (Norme 802.3 = 1980)

    - Fiabilité, facilité de déploiement et d’interconnexion

    - Ethernet ► Internet : logiciels sur toutes les plates-formes (web, ftp…)

    • Système de transmission idéal ?

    - Standard = norme = complexité de mise en oeuvre

    - Taille des paquets et accès au média non adaptés…

    - Victime de son succès….la facilité d’interconnexion et la diversité d’utilisation dégrade les performances et la sécurité !

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Couches

    Pile TCP/IP : MICROCHIP

    Couche Application

    SMTP*

    SNMP

    HTTP

    FTP

    DHCP

    Couche Transport

    UDP

    TCP

    ICMP

    Couche Internet

    IP

    Couche réseau

    PPP*

    SLIP

    ARP

    Couche physique

    Modem*

    USART

    Ethernet

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Communication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet

    Reliés par un câble

    Reliés par fibre optique

    Reliés par onde radio (Wifi)

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Communication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou 100BaseTx

    Reliés par un câble

    « CROISÉ »

    RX

    TX

    TX

    RX

    Transmission de données à 10 ou 100Mb/s sur une distance maxi de 100m

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Communication entre plusieurs systèmes équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou 100BaseTX

    Concentrateur (HUB) ou commutateur (SWITCH)

    Câble « droit »

    Distance maxi = 2 x 100 m

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Coté client : Ethernet + TCP/IP au cœur du système…

    TCP/IP

    TCP/IP (Type = 0x800)

    UDP

    TCP

    ICMP

    ARP/RARP

    Applications utilisateur

    www, ftp, telnet… Labview !

    OS

    Ethernet = @MAC(48bits)

    Physique

    Ethernet

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Les domaines d’application avec exemples d’utilisation

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Application déportée

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Exemple : Serveur WEB

    • PC :

    • MPLAB® IDE for ICD2

    • Internet explorer

    ICD 2

    Câble RJ-11

    Câble USB

    CâbleCAT-5 Croisé

    Connection Ethernet

    dsPICDEM.net™

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Electronique piloté avec un navigateur WWW et du HTML

    TCP/IP

    Electronique « made in labo »

    Application logicielle spécifique

    HTML

    Serveur WWW

    OS avec TCP/IP

    Interface Ethernet

    Ethernet

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Electroniquepiloté avec un navigateur WWW avec JAVA

    TCP/IP

    Electronique « made in labo »

    Application logicielle spécifique

    Applet

    Serveur

    WWW

    TCP / UDP

    OS avec TCP/IP

    Interface Ethernet

    Ethernet

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Electronique piloté avec une application Labview, Delphi, Java…

    TCP/IP

    Application logicielle spécifique

    TCP / UDP

    OS avec TCP/IP

    Interface Ethernet

    Electronique « made in labo »

    Ethernet

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coûts

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    TCP/IP <-> Bus série

    BECK [email protected] :SC12/SC13

    ADVANTECH :EVA-SOM1610

    RABBITCORE : RCM3000

    LANTRONIX :Xport

    DIGI : DIGICONNECT

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs coûts

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Solutions MicrochipTCP/IP

    • Pile TCP/IP de MICROCHIP (gratuite)

      • MAC, IP, ARP, ICMP, TCP, UDP, HTTP, FTP, DHCP, MPFS

      • Portable sur les PIC18

      • Indépendant de RTOS

      • Full TCP state machine

    • PICDEM.net™

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Ethernet PICtail™ #AC164121:

    PICDEM HPC Explorer

    PICDEM LCD

    Future PICDEMTM II+

    PICDEMFS USB

    PICDEM Z

    Ethernet PICtailTM

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Simplicité

    MCU

    INT, WOL

    ~4 euros

    ~4 Euros

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    TCP/IP

    Serveur Web

    • Control à distance de tous types d’appareils

    • Téléchargement d’informations (mesures capteurs)

    INNOVATIS SYSTEMS 2006


    Table ronde

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