منفذ ال USB

أشكرك من أعماق قلبي على المعلومات الرائعة

بس ياريت نتعلم سوياً التعامل مع هذا المنفذ

شكرا ...

نرجوا اكمال بقية السلسلة :)

السلام عليكم

آسف لهذا التأخير

سأتمم ما سبق

طرق التوصيل :

وهي مجموعة من الوسائط والطرق التي يتم بها ربط وسائط الـ USB و اتصالها مع الكومبيوتر المضيف .

يوصف نظام الـ USB بثلاثة أقسام :

• طرق توصيل الأجهزة بالـ USB .

• مضيف الـ USB .

• وسائط الـ USB .

إن توصيل الطرفيات المختلفة إلى الكومبيوتر المضيف تتضمن الأتي :

الطبقة الطبولوجية لخطوط النقل :

وهي عبارة عن نموذج الاتصال بين المضيف والأجهزة الطرفية للـ USB .

حيث يصل نظام الـ USB الأجهزة الطرفية مع المضيف بشكل نجمي كما هو موضح في الشكل 1 , كل أنبوب PIPE هو عبارة عن نقطة وصل بين نقطة و أخرى بين الموزع الذي سنأتي على ذكره قريبا وبين أي طرفية , أو يصل بين موزع و موزع آخر يتصل بدوره مع طرفية .

المضيف USB HOST:

يوجد مضيف واحد فقط في أي نظام USB .

إن صلة الوصل بين الـ USB ونظام الكومبيوتر المضيف يعود إلى نظام التحكم الموجود في المضيف Host Controller .

ويمكن تمثيل نظام التحكم الموجود في المضيف بالدمج بين البنيتين البنية الصلبة hardware وبين البنية المرنة software إن هذا الدمج يسمى بـ firmware.

يمكن أن يوجد في المضيف نقطة أو عدة نقاط اتصال للـ USB.

الأجهزة الطرفية للـ USB "USB Devices":

وهي إما أن تكون

- الموزعات أو الـ HUBS : وهي التي تزود الـ USB بنقاط اتصال إضافية .

- الوظائف Functions : وهي التي تعطي القدرة للنظام , كمكبرات الصوت أجهزة المودم , عمود القيادة الرقمي .....الخ.

تظهر الأجهزة الطرفية على أنها وسائط اتصال قياسية للـ USB و ذلك للأسباب التالية :

- سهولة التعامل مع بروتوكول الـ USB .

- إمكانية استجابتها مع عمليات الـ USB القياسية حيث أنه يمكن أن تتأقلم مع عمليات العمل الافتراضي والعمل المشروط من قبل المستخدم .

- قدرتها على العمل بشكل قياسي وحسب المعلومات التي تؤمن لها والمذكورة سابقا.

مآخذ توصيل الـ USB وموارد الطاقة USB plugs and Power Supply:

نبدأ هنا بالخوض بشكل أعمق قليلا في مكونات نظام مسرى الـ USB :

في البداية لا بد من التحدث قليلا عن مآخذ الـ USB فنلاحظ أنه لدينا نوعان من المآخذ في هذا النظام النوع الأول هو النوع A النوع الثاني هو النوع B .يصمم النظام بحيث لا يمكن الخلط بين النظامين السابقين .

تستخدم الوصلات من النوع A من جهة المضيف بينما يتصل الموصل B مع الطرفية ويتكون كابل USBمن الموصلين A ' B في كلا جانبيه.

الشكل 2 والشكل 3 يوضحان الشكل الخارجي للمآخذ من ناحية الطرفيات والمضيف, والبنية التشريحية لها في الشكل الثاني على الترتيب:

في كلا النوعين من المآخذ نلاحظ وجود أربع نقاط اتصال مرتبة كما يلي :

1. تستخدم لتوصيل التغذية إلى الطرفية +V .

2. + Data.

3. – Data.

4. نقطة الاتصال بالأرض GRND .

يستخدم الخطان +D;-D لتبادل المعطيات بين كل من الكومبيوتر المضيق والطرفية الخارجية في كلا الاتجاهين .

يستخدم الخطان +V GRND لتوصيل التغذية إلى الطرفيات .

نتوقف قليلا عند مسألة توصيل القدرة إلى الحمل ,إننا نلاحظ أن نظام الـ USB يزود بعض الطرفيات بالقدرة اللازمة لعملها وقد قلنا بعض لأن هذا الأمر له خصوصية معينة حيث تمتلك النقطة رقم 1 في المآخذ جهدا تعطى قيمته الوسطية بحوالي +5V يتحرك هذا الجهد ارتفاعا إلى قيمة +5.25V في حالة اللاحمل وينخفض إلى مقدار +4.2V عندا استهلاك قيم عظمى للتيار .

نستطيع عمليا تأمين تيار يصل إلى حوالي 100 mA يستجر من ثقب الـ USB عبر الكابل إلى الطرفيات .

إذا تم استهلاك قيمة أكبر من القيمة 100mA فإن التغذية سوف تقطع بواسطة فاصمة منصهرة كما هو موضح في الشكل التالي .

نأتي الآن إلى بعض الخصوصية فإن بعض الطرفيات الـ USB تحتاجإلى تغذية خارجية مستقلة وذلك لأنها تستهلك تيارا أكبر من تلك

القيمة التي يزود مأخذ الـ USB بها وذلك لإدارة وتحريك أدواتها الخاصة والتي إما أن تكون محركات تيار مستمر أو محركات خطوية فهذه الأجهزة تحتاج إلى تيار كبير نسبيا لذلك نلاحظ وجود كابل تغذية مستقل في الطابعات والماسحات التي تعمل على مسرى الـUSB .

تستطيع حاليا بعض الأجهزة الحديثة تأمين تيار يصل إلى حوالي 500MA مما يعني أنه بوسعنا الآن الاستغناء بشكل موسع أكثر عن التغذية المستقلة .

السلام عليكم

أنصح بتحميل هذا الكتاب حول الـ USB والموجود ضمن المشاركة التالية :

/index.php?showtopic=85514

السلام عليكم

شكرا جزيلا على هذا البشرح الرائع :D

شكراً جزيلاً لإطرائك أخ hanysaad

أرجو أن تتحقق الفائدة المرجوة من هذا الموضوع

آسف على التأخيير ( بسبب الإختبارات )

وأشكرك على الشرح العربي الرائع جدا جدا جدا جدا ....

فأنت أو من قرأت له مشاركة في الusb

فإلى الأمام يا يا أستاذي و أستاذ الusb

السلام عليكم

لقد أخجلتني أخ عبد الخالق وانا ممتن لك كثيراً على اهتمامك بالموضوع وشكراً جزيلاً لإطرائك

وسأتابع الموضوع قريباً جداَ

جزاكم الله بكل الخير علي هذه المعلومات القيمة .............................حاولت ثحميل الكتاب ولكن الرابط لم يعمل معي

السلام عليكم

يبدو أنه بعد نقل الموقع للسيرفر الجديد فإن الوصلات داخل الموقع لم تعد تعمل

بإمكانك أخ aladdin_2005 تحميل الكتاب من الوصلة التالية

http://rapidshare.de/files/3394792/USB_Complete.rar

خطوط النقل في الـ USB :

تنتقل القدرة والمعلومات بين المضيف و الطرفيات بواسطة كابل الـ USB والذي هو عبارة عن مأخذين من النوع A ' B كما ذكرنا سابقا بينهما أربع أسلاك اثنان للطاقة والآخران لتبادل المعطيات .

تتميز هذه الكابلات بسرعة عالية للنقل ويختلف قطر السلك حسب أمران اثنان :

- حسب السرعة التي ينقل بها المعطيات

- حسب استهلاك الطرفية للتيار

في حال كانت الكوابل قصيرة فإن وصلة خاصة من نوع A – A يمكن أن تستعمل لحل هذه المشكلة .

الشكل الوارد أسفلا يوضح الوصلة التي يمكن استعمالها كما يوضح أيضا الأسلاك داخل كابل الـ USB

تأتي الأسلاك عادة مختلفة الألوان ليتم تمييز كل سلك ضمن الكابل تكون هذه الألوان ثابتة ونظامية في جميع الكوابل الخاصة بالـ USB.

- الأحمر يستخدم لتوصيل الجهد الموجب .

- الأسود لتوصيل نقطة الأرض .

- الأخضر والأبيض لتبادل المعطيات.

يغلف الكابل السابق بسلك خارجي مجدول ممانعته Zo لحماية الاتصالات وخاصة ذات السرعة العالية.

يتميز الكابل أيضا بزمن تأخير فمن المعلوم انه لا يمكن للأسلاك أن تنقل بالسرعة نفسها التي يصدرها أي منبع لأي إشارة لذلك نلاحظ تأخير صغير القيمة من رتبة ns في هذه الكوابل وهو يساوي تقريبا حوالي 18 ns في كوابل السرعات المنخفضة ويزيد عنه قليلا في كوابل السرعات العالية .

تكون خطوط النقل عادة نجمية متشعبة تنتهي إلى خط رئيسي واحد

وهنا يأتي دور الموزع أو الـ HUB والذي هو عبارة عن جهاز يقوم بتوسيع مخارج الـ USB أي زيادة عددها وله طبعا مخرج وحيد .

يتصل هذا المخرج الوحيد إلى الـ PC مباشرة .

عندما نحتاج إلى وصل عدد من الطرفيات يفوق عدد المداخل في الـ HUB فإننا وبهذه الحالة نستطيع وصل أكثر من موزع مع بعضها بعضا.

و بالنهاية فإنه بإمكاننا وصل إلى ما يقارب 127جاهزا معا وبآن واحد .

ومن الجدير بالذكر أنه في أغلب الأحيان يكون للـ HUB مصدر مزود خارجي للطاقة لـتأمين احتياجات كل الطرفيات الموصولة إليه

...يتبع...

شكرا على هذا الشرح المتواصل الرائع جداً جدا جداً

ويتميز بـ :

سهولة ألفاظ الشرح

الإيجاز غير المخِل

التجزء(كل موضوع له مشاركة ) يعني سلس مبسط جداً

الرسوم والصور التوضيحية

يعني تبتل( تستمر ) تقول رائع

شكرا جزيلاً للأخ عبد الخالق بن عبد القدوس لمتابعتك الدائمة للموضوع

وشكراً لكلامك المشجع والذي يرفع معنوياتي دائماً ويدفعني لتقديم الأفضل بإذن الله

إشارات الـUSB وبروتوكولات النواقل :

إن نظام الـ USB يستخدم الخرج التفاضلي لإعطاء إشارة المعطيات.من أجل النقل بسرعات عالية، يوجد سرعتين للنقل وفقاً لنوع الطرفيات السرعة المنخفضة "Low speed usb devices" وتعادل سرعة نقلها حوالي 1.5 MB/sec السرعة العالية في التبادل"high speed usb devices" والتي تبلغ إلى 12 MB/S

خصائص الموجة ذات السرعة العالية :

يمتلك كابل المسرى USB للموجة ذات السرعة العالية ممانعة قيمتها حوالي 90Ώ وتأخير أعظمي وحيد الاتجاه قيمته حوالي 26ns تكون فترة البت الواحد في هذه الموجات هو 83.3ns.

خصائص الموجة ذات السرعة المنخفضة :

يجب على طرفية السرعات المنخفضة أن تملك كابل مقيد حيث يجب على مكان الربط مع الطرفية أن يملك سعة وحيدة على الخط D+ D- لا تقل عن 200PF ولا تزيد عن 450PF كما أن تأخير الإرسال كما ذكرنا سابقا في كابلات السرعة المنخفضة يجب أن يكون 180ns وما دون وهذه القيمة تؤمن حدوث الانعكاس في النصف الأول من إشارة الصعود أو الهبوط.حيث يقاس كل من زمن الهبوط والصعود في الإشارة بين 10% 9% من قيمة الإشارة الأصلية أما عن فترة البت في الطرفيات ذات السرعة المنخفضة فإنها تساوي الى 667ns

لمواصفات المستقبل :

يجب أن يكون المستقبل في المضيف ذو دخل تفاضلي ليتوافق ويسمح بدخول إشارة المعطيات الخاصة بالـ USB .كما ويجب أن يتميز المستقبل بدخل ذو حساسية عالية على الأقل 200mv عندما يكون الدخل التفاضلي الشائع بين 0.8vإلى 2.5v

ترسل كل مجموعة من البتات (8 – 256) بمجموعة واحدة تسمى الرزمة أو Poket ويكون الإرسال طبعا في كلا الاتجاهين من والى المضيف . تتجمع كل مجموعة من الرزم لتشكل ما يسمى بالإطار Frame وترسل بفواصل متساوية بين كل إطار و آخر يساوي 1ms كما هو موضح بالشكل

يوجد في الإطار الواحد عدة حزم من المعلومات يمكن أن تعالج ومن أجل أجهزة متعددة. يبدأ كل تبادل عندما يقوم متحكم المضيف بإرسال رزمة الـ USB التي تصف نوع وجهة التبادل وعنوان الطرفية , تسمى هذه الرزمة Token Poket .

إن الرموز التي تظهر ضمن المربعات في الشكل السابق ما هي إلا مجموعات من الرزم ذات الأنماط المختلفة التي يتم إرسالها عبر USB .

تتكون هذه الرزم من :

• حقل التزامن synch field الذي يستخدم لمزامنة مسرى USB بين كل من الطرفية والمضيف .

• الحقل PID يستخدم لتحديد نمط الرزمة التي يتم تمريرها ثم تليه معلومات الرزمة FRAME# والاختبار الاختياري CRC .

• الحقل EOP ويدل على نهاية الرزمة الواحدة .

يوضح أيضا الشكل السابق مكونات الـ Token Poket ومكونات الـData Poket .

يحدد بداية اتجاه نقل المعطيات من خلال الـ Token Poket حيث يرسل منبع تبادل المعطيات رزمة رقمية ويشير إلى أنها ليست رزمة معطيات .

يستجيب الهدف عموما برزمة مصافحة إذا ما كان الإرسال ناجحا. أما عن أنماط نقل المعطيات فإننا نميز أربع أنواع لنقل المعطيات هي :

• نمط التحكم control.

• النمط متساوي الأزمنة isochronous .

• نمط المجموعات Bluk.

• نمط المقاطعة .

يستخدم نقل المعطيات بنمط التحكم من أجل تمرير المعطيات بين المضيف والطرفية بشكل لا متزامن يستخدم هذا النمط من أجل القراءات والكتابات من الأجهزة العامة .

يتم تحقيق النقل متساوي الأزمنة عندما ترسل الطرفية الرزمة المسماة inpoket فإن المضيف سوف يقوم بإرسال المعطيات وعندما يرسل الرزمة outpoket فإنه ينتظر استقبال المعطيات , لا توجد مرحلة مصافحة بعد إرسال الإشارات مما يجعل هذا النمط مناسبا من أجل الاتصالات الهاتفية والتي يمكن التسمح بعض الشيء بالنسبة للمعطيات الخاطئة فيها.

نمط النقل Bluk مماثل للنمط متساوي الأزمنة إلا انه يجب الرد بحزمة مصافحة بعد كل إطار .

في نمط المقاطعة يقوم المضيف بالتحقق من أجهزة المسرى كل 1 ms ليرى إذا ما كان هناك أي تغيرات على خط المسرى.

تتم الاستجابة إلى هذا التحقق عن طريق إرسال رزمة معطيات تحوي معلومات المقاطعة .

في نهاية أي عملية نقل للمعطيات تقوم عملية النقل بإعادة القيمة Ack أو Nak أو Stall .

تدل القيمة Ack على أن العملية تمت بنجاح وتدل القيمة Nak على عدم القدرة على إتمام العملية , وتدل القيمة Stall على الحاجة لمساعدة الحاسب الشخصي كإدخال قرص مرن في السواقة من قبل المستخدم مثلا.

كل مداخل الـ USB الثانوية يجب أن تتزامن إلى ممر المعطيات وذلك بفضل إشارات الساعة التي توزع لتحديد جهة الاستقبال أو الإرسال .

إن إشارة الساعة عبارة عن سلسلة من النبضات مرمزة بطريقة NRZ حيث أن مستوي البت في هذا الترميز يتغير من الصفر إلى الواحد أو العكس في فترة الصفر ويبقى المستوى على حاله خلال ورود الواحد منطقي .

في عملية شرح بسيطة لعملية استقبال المعطيات نلاحظ وجود سجلات من النوع FIFO "first in first out " أي البيانات الواردة أولا تعالج أولا

فك وتوصيل جهاز الـ USB :

توصل نهاية كل خط من الخطوط المخصصة لتبادل المعطيات مع مقاومة اومية قيمتها 15KΏ توصل بدورها إلى الأرض وذلك في كلا النوعين للطرفيات ذات السرعة المنخفضة وذات السرعة العالية كما في الشكل التالي

في حال عدم وجود أي طرفية موصولة إلى بوابة الخرج للمضيف أو الـ HUB فإن مقاومات السحب الموجودة في المضيف والموضحة بالأشكال السابقة ستسبب انخفاضا في الجهود على الخطان D+ D- إلى مستوى أقل من مستوى العتبة المنخفضة لبوابة المضيف أو الـ HUB .

تظهر حالة الوصل عندما يظهر الـHUB بأن أحد خطوط المعطيات قد سحب إلى مستوى أعلى من مستوى العتبة لفترة أكثر من 2.5μs لمختلف سرعات الطرفيات وهذا مبين بالشكلين التاليين:

وفي حالة الفصل يعطل الموزع المنفذ الخاص بهذه الطرفية ويزود المضيف بإشارة تعلم بأن الجهاز قد تم فكه .

إذا كان الجهاز المفصول هو موزعا فإن نظام البنية المرنة للـUSB يجب أن يعالج الموزع المفصول وكل الأجهزة المفصولة .

تكلمنا فيما سبق عن الطرفيات المختلفة للـUSB ولاحظنا وجود نوعين من هذه الطرفيات النوع الأول هو الطرفيات ذات السرعة العالية والنوع الثاني هو الطرفيات ذات السرعة المنخفضة ولكن..........

كيف يمكن للمضيف أو الـHUB أن يميز بين النوعين السابقين ؟؟؟

عمليا توجد مقاومة سحب قيمتها حوالي 15KΏ توصل الى جهد التغذية وتوصل من طرفها الآخر إلى الخط D+ في الطرفيات ذات السرعة العالية وتوصل أيضا الى الخط D- في الطرفيات ذات السرعة المنخفضة .يوضح الشكل التالي كل من الاختلاف بين النوعان السابقان من الطرفيات كما ويوضح خصائص كابلات النقل .

تستعمل هذه الاختلافات ليستطيع المضيف التمييز بين النوعين السابقين من الطرفيات ليقوم بدوره بضبط متطلبات نقل البيانات بما فيها من سرعة تبادل معلومات النقل واختلاف تردد الساعة وما إلى ذلك من تعقيدات كثيرة

السلام عليكم ...

أشكرك أخي عمار من أعماق قلبي ..... ننتظر المزيد منكم !!!

وفقتم أينما حللتم .

مشكور أخي العزيز على المشاركات القيمة والفعالة

وفقك الله

8-)

Thanx a lot for asajm

and for IssamT how was my partner in a project about USB's Interface and who is really an Expert in USB Issues

مشروع ريموتاعمل على مشروع ريموت كنترول لجهاز الكمبيوتر وقمت بعمل الدائرة وقمت بتجربته على برنامج من على الانترنت ولكنى ابغى عمل برنامج له بالفيجوال c++

او اى برنامج برمجة اخر واقف الان على طريقة قراءة البضة الكهربية ببرنامج البرمجة فمن يستطيع مساعدتى بالدالة والاكواد المطلوبه كنترول لجهاز الكمبيوتر

يا اخammar7lb لدي سؤال اريد ان اسألك الياه

صممت برنامج بواسطة الفجول بيسك و اريد لهذا البرنامج التحكم بجهاز معين عن طريق وصلة اليو اس بي فكيف لي ذالك؟؟؟؟؟؟؟ :o

مشكور و جزاك الله خيرا

السلام عليكم

الله يعطيك العافية

و الله شوقتنا و انا بالساس عندي شوق لاتعلم ال usb

و ارجو ان نستمر بهذا الموضوع و ان لا ننقطع

السلام عليكم

يا رجال و ين الكمالة الله يوفقكن و الله مو ضوع مهم