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USB & TCP/IP

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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

USB & TCP/IP

INNOVATIS SYSTEMS 2006

slide2

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 caract ristiques
Historique et caractéristiques

INNOVATIS SYSTEMS 2006

historique
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

slide5
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

caract ristiques
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

slide7
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

caract ristiques1
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

slide9
Caractéristiques

“A” Plug

USB Host

“mini-B” Plug

FS, HS Peripheral

“B” Plug

FS, HS Peripheral

INNOVATIS SYSTEMS 2006

caract ristiques2
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

slide11
Guaranteed Latency

Guaranteed Data Integrity

Interrupt

Bulk

Isochronous

Caractéristiques

PIC18F4550 family supports all these transfer types.

INNOVATIS SYSTEMS 2006

usb pipes
Small Pipe to each USB

device (up to 127)

HOST PC

Tiny Pipes (endpoints)

Big USB Pipe

12Mb/s

USBPipes

INNOVATIS SYSTEMS 2006

client software function
In English, just to get the vocabularyClient Software <-> Function

Client

Software

Host

Buffers

Data Flows

Pipes

Endpoints

USB Device

Interface

INNOVATIS SYSTEMS 2006

trame usb
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

slide15
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 avantages et inconv nients
Les avantageset inconvénients

INNOVATIS SYSTEMS 2006

avantages
Avantages
  • Vitesse de transfert élevée
  • Couts des composants
  • Topologie de bus

INNOVATIS SYSTEMS 2006

inconv nients
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

rs232
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

slide21
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

slide22
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

slide23
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

outils microchip
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

usb rs232
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
USB Controller
  • Solution CYPRESS : EZ-USB FX (CY7C646xx)
  • Solution NetChip Technology : NET2888
  • Solution FREESCALE
  • Solution PHILLIPS : PDIUSBD11

INNOVATIS SYSTEMS 2006

usb c
USB µC
  • Solution MICROCHIP : PIC18F2450
  • Solution CYPRESS : CY7C63001
  • Solution MOTOROLA : 68HC705JB3

INNOVATIS SYSTEMS 2006

slide30
Types de transferts

PIC18F4550

Control, Interrupt, Bulk, Isochronous

PIC16C7X5

Control and Interrupt

INNOVATIS SYSTEMS 2006

slide31
Vitesse

PIC18F4550

Full-Speed & Low-Speed

PIC16C7X5

Low-Speed

INNOVATIS SYSTEMS 2006

enregistreur usb
Enregistreur USB
  • Plateforme : PIC18F2450
  • Device Class : HID -> Pas de pilote
  • Firmware simple

INNOVATIS SYSTEMS 2006

slide33
TCP/IP

INNOVATIS SYSTEMS 2006

tcp ip

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

caract ristiques3
TCP/IPCaractéristiques

INNOVATIS SYSTEMS 2006

slide36
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

couches
TCP/IPCouches

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

slide38
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

slide39
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

slide40
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

slide41
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

application d port e
TCP/IPApplication déportée

INNOVATIS SYSTEMS 2006

exemple serveur web
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

slide45
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

slide46
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

slide47
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

slide49
TCP/IP

TCP/IP <-> Bus série

BECK [email protected] :SC12/SC13

ADVANTECH :EVA-SOM1610

RABBITCORE : RCM3000

LANTRONIX :Xport

DIGI : DIGICONNECT

INNOVATIS SYSTEMS 2006

solutions microchip tcp ip
TCP/IPSolutions 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

slide52
TCP/IP

Ethernet PICtail™ #AC164121:

PICDEM HPC Explorer

PICDEM LCD

Future PICDEMTM II+

PICDEMFS USB

PICDEM Z

Ethernet PICtailTM

INNOVATIS SYSTEMS 2006

simplicit
Simplicité

MCU

INT, WOL

~4 euros

~4 Euros

INNOVATIS SYSTEMS 2006

serveur web
TCP/IPServeur Web
  • Control à distance de tous types d’appareils
  • Téléchargement d’informations (mesures capteurs)

INNOVATIS SYSTEMS 2006

table ronde
Table ronde

INNOVATIS SYSTEMS 2006

ad