Такая очевидная и в то же время безумная технология, как USB-Host, в мобильных устройствах несколько раз переживала рассвет и забвение. Сейчас, в эпоху доминирования на рынке Android-устройств, эта технология снова популярна. В 2013 году не нужно никаких дорогих неуклюжих кабелей-адаптеров, чтобы подключить USB-устройство к смартфону или планшету. Если полноценный USB не встроен, то помогут недорогой USB-Otg кабель или просто копеечный переходник microUSB.
Думаю, что вы давно это знаете. Я же предлагаю разобраться в том, что можно подключить к Android-устройству, а что нельзя, почему так, и какие проблемы при этом могут возникнуть.
Подключаем внешние устройства к Android
USB-Flash, USB-HDD
Нельзя сказать, что это первое, что люди пытались подключать к мобильным устройствам, но в наше время больше всего к планшетам подключают флешки и винчестеры. Всё банально: вставили флешку, и она становится доступна либо в папке внутри памяти устройства, либо в папке рядом с картой памяти. Чаще всего папка будет называться External-Storage, либо External-SD, либо по-другому - всё зависит от девайса. Современный Android, начиная с Android 4.0, поддерживает все файловые системы на чтение и на запись. Даже NTFS и ExFat - любителям FullHD видео посвящается.
Скорость обмена данными соответствует стандарту USB 2.0. Третью версию Android не поддерживает. Для USB-HDD скорее всего потребуется дополнительное питание. Картридеры для большого числа карт памяти работают, для каждой карты выделяется своя папка.
Единственная сложность, с которой я сталкивался, - это полное нежелание работать с загрузочной флешкой. Если вы сделали возможность установки системы с вашей флешки, то не все Android-устройства будут ее распознавать. От чего это зависит, мне выяснить не удалось. К счастью, проявляется это не часто.
Клавиатуры, мыши
Задуматься о функции USB-Host в первых КПК пользователей заставила именно клавиатура. Ввод текста и операции с ним в те времена стояли во главе угла.
В наше время Android без проблем поддерживает подключение любых клавиатур и мышей. Проводные и беспроводные, от одного адаптера и от разных, напрямую и через хаб, всё будет работать. На клавиатуре работают все клавиши. Если не поддерживается русская раскладка, то спасут программы вроде Russian Keyboard. Переключение между языками осуществляется через Ctrl-Space по умолчанию.
При подключении мыши на экран будет выведен черный курсор. На некоторых устройствах можно настроить работу как в режиме мыши, так и в режиме жестов. Чаще всего левая кнопка работает как нажатие по экрану, а правая как кнопка «Назад» или «Меню». Всё это можно настроить либо из настроек системы, либо из других приложений.
3G-модемы
.png)
Если на планшете нет 3G-модуля или версия с ним стоит слишком дорого, то можно попробовать подключить внешний модем через USB-Host. Для этого нужно перевести его в режим «Только модем». Сделать это можно и на компьютере, и на самом Android. После этого вводим настройки и получаем Интернет. Существуют способы подключения модема и без перевода в специальные режимы. Но тут нужно вводить команды через «Терминал», на что не все согласятся.
Существует еще проблема, когда поддержка модемов не реализована в ядре системы. Обычно так делается в устройствах с установленным 3G-модулем и в большинстве брендированных смартфонов и планшетов. Китайцы этим, как правило, не заморачиваются - у них работает всё.
Вообще, для Android-устройств я бы рекомендовал 3G-модемы, которые функционируют как сетевые карты. Обычно в них всё работает без настроек и драйверов сразу после вставки модема в порт. Настройки самого подключения вводятся через веб-интерфейс.
В следующий вторник - продолжение темы. Ждите пост «Подключаем Android-устройство к видеокарте и джойстику
Как вы уже наверняка знаете функция или технология USB OTG или USB On-The-Go является одним из важных изобретений, расширяющим преимущества старой спецификации USB. Эта технология может использоваться самими разными способами. В этой статье я открою вам 12 самых интересных секретов, как пользоваться OTG функцией на Андроид.
USB On-the-Go (USB OTG) позволяет смартфонам с интерфейсом USB выполнять роль хоста для подключенных к нему USB устройств. Что позволяет расширить функционал любого мобильного гаджета с поддержкой OTG. Самое известное расширение - двусторонний обмен данными с внешним накопителем типа флешки или портативного HDD. Кто-то резонно вспомнит другое применение - подключение к телевизору. Но о том, кабелем я расскажу вам в отдельной статье.
1. Зарядите от смартфона с поддержкой USB Host OTG другое устройство
Эту функцию с удовольствием оценит каждый пользователь Android. Ведь она позволяет заряжать смартфон от другого смартфона с функцией OTG, играющим роль USB хоста. Отличная технология, которая позволяет зарядить мобильное устройство в экстренных случаях.
2. Подключите портативный жесткий диск
К смартфону с поддержкой OTG через стандартный OTG кабель Вы можете присоединить портативный жесткий диск или любой другой внешний накопитель. Для этого просто соедините их между собой. Получить доступ к внешнему хранилищу данных и скопировать файлы на него крайне просто.
3. Подключите к смартфону с функцией OTG игровой контроллер
Если вы считаете, что играть в шутеры на Андроид-устройствах скучно и неудобно, то подключение внешнего игрового контроллера может кардинально изменить ситуацию. Используйте для подключения OTG кабель. В настоящее время большое количество мобильных игр для Андроид поддерживает внешние геймпады и подключить их к смартфону через OTG сможет каждый.
4. Подключите USB лампу
Скажите, вам бы понравилось, если ваш телефон в экстренных случаях сможет заменить светодиодную лампу? Думаю, да! Теперь это действительно возможно. OTG функция на Андроид позволяет подключить к USB интерфейсу LED светильник через тот же OTG кабель. Такую подсветку вы даже сможете использовать для фотосъемки ночью, если энергии встроенной вспышки будет недостаточно для освещения сцены.
5. Присоедините сетевой кабель LAN
А может у вас появилась нужда подключиться к широкополосному интернету напрямую, через сетевой кабель? Тогда купите адаптер LAN to USB и подключите его к USB интерфейсу с поддержкой OTG своего смартфона. Если по каким-то причинам вы не можете использовать беспроводный доступ к сети Интернет (нет подключения к WiFi или 3G сети), это решение спасет вас. Все что нужно - купите USB OTG порт и переходник на сетевой Ethernet интерфейс.
6. Передайте списки Контактов и Сообщения на другой телефон
С помощью приложения Samsung’s SmartSwitch или подобного софта вы можете передать все сообщения, журнал звонков и список контактов с вашего телефона на другой. Для это достаточно соединить оба устройства с помощью OTG кабеля. Помимо удобства и высокой скорости передачи данных этот способ позволит сэкономить заряд батареи. Отмечу, что устройством возможен лишь в одном случае - если оба гаджета поддерживают технологию OTG.
7. Присоедините клавиатуру или мышь
Вам не привычен стандартный способ навигации по интерфейсу Android устройства? Вы очень часто работает в мессенджерах WhatsApp и Facebook? Тогда вам будет удобнее работать с внешним устройством ввода, таким как клавиатура или мышь. И тут вам тоже будет кстати OTG функция на Андроид. Для вас не составит труда подключить к USB интерфейсу мышку или клавиатуру. Для этого подойдет стандартный OTG кабель. Более того, вы можете таким способом подключить и беспроводные устройства ввода, просто вставьте в OTG порт радиомодуль.
8. Присоедините внешнюю веб-камеру
Если вы являетесь фанатом цифровой фотографии, то возможность подключения внешней камеры к OTG порту Андроид устройства вас сильно порадует. Теперь не нужно подключать камеру к настольному компьютеру. Просто используйте возможности встроенной функции OTG.
9. Печатайте документы напрямую с Андроид телефона
Приложение PrintShare автоматически загрузит необходимые драйвера для подключения к USB порту принтера. Далее просто подключитесь через OTG кабель и распечатайте необходимый документ непосредственно со своего смартфона.
10. Жарко? Подключите USB вентилятор
Как известно, USB вентилятор отлично работает в паре с традиционным зарядным устройством. Напротив, вы могли наблюдать, что охлаждающие подставки для ноутбуков для питания вентиляторов часто подключаются к USB порту устройства. Для Андроид устройств это тоже возможно - просто подключите USB фан через O TG кабель.
11. Создавайте музыку на Андроид
Сегодня любой музыкант подтвердит, что большинство современных музыкальных инструментов (синтезаторы, гитары) можно подключить к компьютеру через MIDI интерфейс. Так вот, с приходом стандарта USB OTG появилась возможность подключить их и к вашему смартфону на платформе Android.
12. Запишите аудио через внешний микрофон
Эта функция пригодится многим, особенно создателям Youtube роликов. Любой смартфон с поддержкой OTG позволяет использовать внешний микрофон для записи голоса. Просто подключите микрофон к Андроиду через специальный OTG кабель и увеличите качество аудиодорожки в разы.
Как видите, существует множество способов использования OTG функции на Андроид, которые расширят возможности вашего мобильного устройства. Если я что-то упустил, пишите. Расширим список применения интерфейса с OTG вместе!
С каждым годом возможности смартфонов превышают своих предшественников в несколько раз, предоставляя пользователям очень интересные и полезные функции. И порой задумываешься, а скоро ли технические параметры и функционал телефонов догонят персональные компьютеры? Да, к этому все идет, но по факту до такого прогресса еще далеко.
Если раньше пользователям нужно было подключаться к компьютеру, чтобы скидывать файлы с ПК или со съемного носителя на смартфон, то теперь можно копировать информацию сразу на телефон! Не верите? Значит, вы еще не слышали про технологию OTG!
USB OTG — это отдельный переходник для вашего смартфона, который подключается через mini-USB или micro-USB, а с другой стороны расположен USB-порт, в который можно вставлять не только флешки, но и другие типы гаджетов. Например, картридеры, внешние диски, игровые джойстики, клавиатуры и многие другие важные технические новинки, окружающие нас в повседневной жизни.
Функция OTG на Android значительно расширяет возможности смартфона, предоставляя пользователю больший спектр применения своего аппарата. Ведь вы и сами понимаете, что намного приятнее и удобнее просматривать фотографии с флешки, подключив её сразу к смартфону или телевизору, чем, выполняя эти же действия, только на компьютере.
Также часто появляются вопросы о том, почему разработчики девайсов не встраивают отдельный USB-порт, чтобы не использовать сторонние переходники.
- Во-первых, это лишнее место на корпусе телефона. Практически все компании, занимающиеся производством техники, стараются уменьшать толщину корпуса и это огромное преимущество перед конкурентами, поэтому ни один производитель смартфонов не пойдет на такой шаг.
- Во-вторых, такой порт будет активно потреблять дополнительную энергию, а это сильно бьет по общему расходу заряда батареи.
- В-третьих, на продаже аксессуаров зарабатывают огромные деньги партнеры разработчиков. То есть, в Андроид добавили поддержку USB OTG, побудили интерес к своей технологии, а партнеры предоставили на рынке те самые переходники, которые необходимы для корректной работы с флешками и прочими устройствами. В итоге выигрывают все, даже потребитель!
Какие устройства можно подключать через OTG?
Благодаря этой технологии к телефону могут подключаться практически любые типы устройств. Но это только в теории. На практике же мы видим иную картину. Здесь многое зависит от разработчиков оболочек для конкретной версии операционной системы, от аппаратов, которые вы подключаете, от совместимости.
Без проблем можно подключать USB-накопители до 32 Гб. Можно попробовать и больше, например, на 64 Гб, но они работают не везде.
Также есть возможность подключения отдельных внешних накопителей, но здесь стоит учесть тот факт, что многим моделям попросту не хватит мощности питания от вашего телефона. Если есть возможность подключить питание через обычную розетку в дополнительном входе, то тогда проблем с передачей и корректным чтением списка файлов не возникнет.
Можно подключать компьютерную мышь, клавиатуру. Это очень полезно в тех случаях, когда пользователю необходимо что-то напечатать, а стандартная виртуальная клавиатура его не устраивает.
Если вы заядлый геймер, то сможете при помощи OTG в телефоне подключить и геймпад, только учтите, что не все игры из Google Play поддерживают такую технологию и подобные устройства, и здесь многое зависит от самого разработчика приложения.
Присутствует возможность передачи контактов и сообщений через данную технологию, если соединить два устройства через один кабель. Еще можно присоединить лампу, работающую от USB-порта.
Если же у вас плохая фронтальная камера на смартфоне, то просто подключите внешнюю!
Эта технология удобна для фотографов, которые могут через картридер или USB просмотреть фотографии на своем устройстве, например, планшете или смартфоне, телевизоре. Даже можно подключать адаптеры для интернета, чтобы подключаться через оптоволокно!
Но и это еще не все! Нужно срочно распечатать документы? Подключите принтер! Сюда же можно добавить еще и монитор или телевизор.
В итоге пользователь получает полноценное устройство, с помощью которого можно управлять другими девайсами. А если учесть, что мощность некоторых телефонных аппаратов превосходит часть бюджетных компьютеров старых поколений, то в будущем и вовсе можно ожидать полной реализации всей работы с ПК на мобильном устройстве.
Какие смартфоны поддерживают технологию?
Как узнать, есть ли у меня поддержка OTG?
Android, начиная с версии ОС 2.3, автоматически поддерживает эту технологию, но здесь важно учесть, что многое зависит от оболочки производителя, который предоставляет смартфон. Android — это разработка Google, предоставляемая всем компаниям, где уже каждая компания дорабатывает ее на свой лад и может, как добавить что-то новое, так и удалить.
Некоторые производители убирают эту опцию лишь затем, чтобы сэкономить заряд батареи, повысив в целом его эффективность. Но на такие шаги идут только ради бюджетных моделей. Средний и высокий классы смартфонов 100% обладают такой технологией и поддерживают большой спектр различных подключаемых устройств.
При покупке телефона всегда можно посмотреть о наличии данной опции в характеристиках.
Как проверить, поддерживает ли мой смартфон OTG?
- Самый простой способ — это посмотреть информацию на официальном сайте производителя.
- Второй способ — обратить внимание на версию Android, как и говорилось ранее. Если она ниже 2.3, то такой технологии в вашем аппарате нет. Но такие телефоны, как правило, выпускались лет так 5 назад! И если уж вы обладатель подобного мобильного аппарата, забудьте про все плюшки, которые появлялись с 2012-2013 годов.
- Еще один надежный способ — это использование специализированных программ. Рекомендуем установить (предоставляется бесплатно в Google Play). Проверяется очень быстро. Нужно лишь открыть это приложение, подключить OTG-кабель и отключить его. Если смартфон поддерживает технологию, алгоритм программы определит это и оповестит соответствующим оповещением.
Тонкости подключения различных устройств
Ранее в статье мы рассказали про различные девайсы, которые можно подключать к вашему смартфону через эту технологию, но у некоторых устройств есть свои особенности и соответствующее программное обеспечение, без которого корректная и стабильная работа невозможна. Специально для вас описали их все!
Жесткий диск
С портативными накопителями часто возникают проблемы при подключении через OTG, и не только из-за нехватки энергии, но и из-за файловой системы. Если с FAT32 проблем не возникает, то вот с NTFS иногда бывают сбои. Для решения этой проблемы рекомендуем воспользоваться утилитой , только учтите, что для нее необходимо наличие root-прав.
Игровой джойстик
Геймпады от Xbox работают без проблем, так как не требуют никаких дополнительных программных средств, предоставляя все «из коробки», а вот с PS 3, PS 4 у вас возникнут проблемы. Подключение можно будет осуществить только при наличии root-прав.
Мыши и клавиатуры
Большинство гаджетов из этой категории отлично работают со смартфонами, но мы рекомендуем выбирать те, которые работают в качестве общего приемника, то есть клавиатура + мышь. Если же нет возможности приобрести такой комплект, придется искать USB-хаб, чтобы обеспечить беспрерывную работу обоих девайсов.
Принтер
Эти устройства работают по технологии Plug and Play, обеспечивая непрерывную работу сразу же после подключения к смартфону. Но для некоторых телефонов требуется перевод в режим камеры или накопителя. В этом случае поможет приложение . Единственный недостаток программы — она платная, но ее возможности впечатляют. Пользователь получает возможность подключать принтер не только по USB, но и при наличии Wi-Fi или Bluetooth по беспроводной сети. Печать возможна как из готовых документов файловой системы, так и из облачных хранилищ.
3G и 4G-модем
Идея, конечно же, не супер, но имеет место быть. Вы сможете подключить свой модем через USB, который будет выступать в качестве приемника и передатчика сотовой сети. Подключение и корректная работа возможны только при наличии root-прав и специальной утилиты — . Работа гарантируется не на всех устройствах!
DSLR-камера
Есть возможность подключить свой смартфон к камере и управлять ею, используя экран в качестве видоискателя. Для обычного пользователя это, быть может, не интересно, а вот фотографы будут в восторге. Для корректной работы в тандеме требуется наличие приложения . В сервисе Google Play стоимость его составляет 9 евро. Перед покупкой обязательно уточните на сайте разработчика, поддерживается ли ваша модель камеры.
Как правильно подключать USB устройство к телефону?
Рассмотрим на примере флешки. Вставляете один конец кабеля OTG в смартфон, а другой (USB) подключаете к носителю. В течении нескольких секунд система определит активное подключение и отобразит все доступные файлы на экране мобильного телефона. Если этого не произошло, сами зайдите в файловую систему и найдите там новое устройство. Зайдите в него и увидите все данные.
Примерным образом подключаются и другие гаджеты. Только у каждого есть свои нюансы (необходимые программы, входы, например, для интернета).
В целом можно сделать вывод, что технология очень полезная и многогранная. Вас не ограничивают в устройствах, которые подключаются к смартфону на базе Android. Единственный совет — используйте только проверенные и качественные кабели OTG от известных производителей.
У каждой шины USB должен быть один (и только один!) хост — компьютер с контроллером USB. Однако понятие компьютер отнюдь не означает лишь привычные варианты настольных, напольных, портативных компьютеров. Компьютер — это сочетание процессора, памяти и периферийных устройств; в таком понимании в большинстве современных устройств присутствуют встроенные компьютеры. Если «интеллекта» этого компьютера и его возможностей диалога с пользователем оказывается достаточно, то он может взять на себя роль хоста USB. Такой вариант хоста рассматривается в последнем параграфе данной главы.
«Классический» хост USB делится на три основных уровня:
- интерфейс шины USB обеспечивает физический интерфейс и протокол шины. Интерфейс шины реализуется хост-контроллером, имеющим встроенный корневой хаб, обеспечивающий точки физического подключения к шине (гнезда USB типа «A»). Хост-контроллер отвечает за генерацию микрокадров. На аппаратном уровне хост-контроллер обменивается информацией с основной памятью компьютера, используя прямое управление шиной (bus-mastering) с целью минимизации нагрузки на центральный процессор;
- система USB, используя хост-контроллер(ы), транслирует клиентское «видение» обмена данными с устройствами — запросы IRP (I/O Request Packet — пакет запроса ввода/вывода) — в транзакции, выполняемые с реальными устройствами шины. Система отвечает и за распределение ресурсов USB — полосы пропускания и мощности источников питания (для устройств, питающихся от шины). Система состоит из трех основных частей:
- драйвер хост-контроллера — HCD (Host Controller Driver) — модуль, привязанный к конкретной модели контроллера, обеспечивающий абстрагирование драйвера USB и позволяющий в одну систему включать несколько разнотипных контроллеров;
- драйвер USB — USBD (USB Driver) — обеспечивает основной интерфейс (USBDI) между клиентами и устройствами USB. Интерфейс HCDI (Host Controller Driver Interface) между USBD и HCD спецификацией USB не регламентируется. Он определяется разработчиками ОС и должен поддерживаться разработчиками хост-контроллеров, желающих иметь поддержку своих изделий конкретными ОС. Клиенты не могут пользоваться интерфейсом HCDI; для них предназначен интерфейс USBDI. USBD обеспечивает механизм обмена в виде пакетов IRP, запрашивающих транспортировку данных по заданному каналу. Кроме того, USBD отвечает за некоторое абстрактное представление устройства USB клиенту, которое позволяет выполнять конфигурирование и управление состоянием устройств (включая и стандартное управление через конечную точку «0»). Реализация интерфейса USBDI определяется операционной системой; в спецификации USB излагаются только общие идеи;
- программное обеспечение хоста реализует функции, необходимые для функционирования системы USB в целом: обнаружение подключения и отключения устройств и выполнение соответствующих действий по этим событиям (загрузки требуемых драйверов), нумерацию устройств, распределение полосы пропускания и потребляемой мощности, управление состоянием энергопотребления и т. п.
- клиенты USB — программные элементы (приложения или системные компоненты), взаимодействующие с устройствами USB. Клиенты могут взаимодействовать с любыми устройствами (наборами их доступных конечных точек, входящих в выбранные интерфейсы), подключенными к системе USB. Однако система USB изолирует клиентов от непосредственного обмена с какими-либо портами (в пространстве ввода/вывода) или ячейками памяти, представляющими интерфейсную часть контроллера USB.
В совокупности уровни хоста предоставляют следующие возможности:
- обнаружение подключения и отсоединения устройств USB;
- манипулирование потоками управления между устройствами и хостом;
- манипулирование потоками данных;
- сбор статистики активности и состояний устройств;
- управление электрическим интерфейсом между хост-контроллером и устройствами USB, включая управление электропитанием.
Программная часть хоста в полном объеме реализуется операционной системой. До загрузки ОС может функционировать лишь усеченная часть ПО USB, поддерживающая только устройства, требующиеся для загрузки. Так, в BIOS современных системных плат имеется поддержка клавиатуры USB, реализующая функции сервиса Int 9h. После загрузки системы USB эта «дозагрузочная» поддержка игнорируется — система начинает работу с контроллером «с чистого листа», то есть со сброса и определения всех подключенных устройств. В спецификации PC’2001 выдвигается ряд требований к BIOS, в частности требование поддержки загрузки ОС с устройств USB.
Хост-контроллер является аппаратным посредником между устройствами USB и хостом. В настоящее время имеется три спецификации хост-контроллеров, каждой из которых соответствует свой комплект драйверов хост-части:
- UHC (Universal Host Controller) — универсальный хост-контроллер для шины USB 1.x, разработанный Intel;
- OHC (Open Host Controller) — «открытый» хост-контроллер для шины USB 1.x, разработанный Compaq, Microsoft и National Semiconductor;
- EHC (Enhanced Host Controller) — расширенный хост-контроллер для поддержки высокой скорости шины USB 2.0.
Все эти варианты контроллеров выполняют одни и те же задачи: организуют физические транзакции с устройствами по шине USB в соответствии с описаниями (дескрипторами) этих транзакций, помещенными в системное ОЗУ драйвером хост-контроллера. При этом транзакции разных типов обрабатываются по-разному. В плане обработки ошибок проще всего устроены изохронные транзакции, где ошибки не требуют повторов. Транзакции передач с гарантированной доставкой в случае ошибок требуют повторов до победного конца или признания неудачи (исчерпания допустимого числа повторов). С точки зрения планирования следует выделить периодические транзакции, которые должны выполняться строго по графику, остальные — как получится, и их ставят в очереди. Из-за особенностей планирования и возможных повторов порядок завершения обработки дескрипторов транзакций (успешных или нет) будет отличаться от порядка их помещения в память1, что прибавляет забот хост-контроллеру и его драйверу. Три варианта хостконтроллеров решают эти задачи по-разному и используют разные стратегии планирования транзакций, что иллюстрирует таблицы ниже.
Хост-контроллер UHC от Intel появился в микросхеме PIIX3 (мост PCI-ISA) чипсетов системных плат для процессоров Pentium и используется во многих последующих изделиях Intel. Это FS/LS хост-контроллер, который большую часть забот по планированию транзакций перекладывает на ПО, — драйвер контроллера UHC (UHCD). Интерфейс контроллера UHC описан в документе Universal Host Controller Interface (UHCI) Design Guide, версия 1.1 вышла в 1996 году.
Драйвер UHC формирует для хост-контроллера дескрипторы, называемые в UHCI «дескрипторами передач» (TD — Transfer Descriptor), на самом деле описывающие каждую шинную транзакцию. Напомним, что в терминах спецификации USB одна передача (transfer) может состоять из нескольких транзакций, а в управляющих передачах используется еще и свой тип транзакции для каждой фазы. Для транзакций передач с гарантированной доставкой дескрипторы TD приходится организовывать в очереди. Очереди нужны для таких передач, поскольку заранее не известно, сколько раз придется пытаться их исполнить. Продвижение очереди возможно только по успешному выполнению транзакции, находящейся в голове очереди, — это правило обеспечивает гарантированный порядок (в пределах своей очереди) доставки пакетов. Каждая очередь имеет свой заголовок (QH). Изохронные передачи исполняются всегда однократно (здесь нет гарантированной доставки), что упрощает их планирование. Драйвер размещает дескрипторы TD и QH в памяти и связывает их между собой в соответствии с планом выполнения транзакций в каждом кадре. Драйверу UHC приходится составлять детальное «расписание» для каждого будущего кадра, для чего используется список Frame List на 1024 кадра. Хост-контроллер обходит списки дескрипторов, начиная с точки, на которую указывает Frame List для текущего кадра, и выполняет соответствующие транзакции. Результат исполнения транзакции помечается в ее дескрипторе, отработанная транзакция помечается как «неактивная», и контроллер, встретив ее при очередном обходе, просто переходит к следующей. Драйвер должен периодически просматривать дескрипторы, извлекая уже отработанные и передавая результаты выполнения клиентскому драйверу. Логика работы контроллера подразумевает, что одному запросу ввода/вывода (IRP) от клиентского драйвера может соответствовать несколько «передач» — элементов очереди. Драйвер UHC разбивает запрос на транзакции и помещает дескрипторы этих транзакций в соответствующую очередь, а очередь включает в ближайшие планы. Драйвер отвечает за балансировку загрузки шины в каждом кадре, в частности, за гарантию предоставления не менее 10% полосы для транзакций управляющих передач. Планированием кадров также обеспечивается требуемая частота обращений к точкам периодических передач.
Контроллер UHC является активным устройством PCI (Bus-Master). Основное взаимодействие драйвера с хост-контроллером происходит с помощью дескрипторов, расположенных в памяти. Контроллер имеет регистры (в пространстве ввода/вывода), с помощью которых можно управлять его поведением: выполнять сброс, глобальную приостановку и пробуждение, подстраивать частоту кадров, управлять запросами прерываний, управлять портами встроенного корневого хаба. Контроллер позволяет работать в отладочном режиме, останавливаясь после выполнения каждой транзакции.
В процессе отработки плана контроллер считывает из памяти дескрипторы и данные, необходимые для начала транзакции. Как только в FIFO-буфер контроллера из памяти поступает информация, достаточная для начала транзакции, контроллер начинает транзакцию на шине USB. В процессе ее исполнения производится передача данных, после завершения контроллер модифицирует дескрипторы в памяти в соответствии с условиями завершения транзакции. В процессе отработки транзакции могут возникать ошибки переполнения или переопустошения FIFO-буфера, связанные с перегрузкой контроллера системной памяти или шины PCI. Эти серьезные ошибки инициируют аппаратные прерывания. В состав хостконтроллера входит и корневой хаб на 2 или более порта.
Прерывания от UHC могут инициироваться различными событиями, такими как выполнение транзакций (избранных), обнаружение приема короткого пакета, прием сигнала возобновления, или в результате ошибки. Прерываний по подключению-отключению устройств контроллер не вырабатывает.
В контроллере UHC имеется специальная поддержка традиционного интерфейса клавиатуры и мыши через контроллер 8042 — перехват обращений к портам 60h и 64h пространства ввода/вывода. При разрешенной эмуляции по обращениям ПО к этим портам UHC вызывает системное прерывание SMI (System Management Interrupt), обрабатывающееся в ПК на процессорах x86 в режиме SMM (System Management Mode), невидимо для обычных программ. Обработчик SMI, перехватывающий эти обращения, формирует последовательности действий, необходимые для их исполнения с помощью клавиатуры и (или) мыши USB. Единственное исключение делается при перехвате команд, управляющих вентилем GateA20, — вместо генерации SMI манипуляции этим вентилем выполняются аппаратно (как это давно делается и в 8042). Эта аппаратная поддержка включается установкой соответствующих параметров CMOS Setup.
Большое неудобство работы с UHC возникает из-за необходимости программного просмотра всех дескрипторов передач на предмет выявления завершенных. Дескрипторы завершенных передач необходимо программно извлекать из цепочек, сохраняя связанность элементов. Планирование транзакций (составление списков дескрипторов и заголовков) — тоже достаточно трудоемкая задача для драйвера. Очевидно, преследовалась цель упрощения аппаратных средств хост-контроллера. Однако это может обернуться зависимостью эффективной производительности шины USB от мощности и загрузки центрального процессора. Такой подход к организации ввода/вывода трудно назвать эффективным.
Драйвер в системной памяти создает список кадров Frame List, состоящий из 1024 элементов. Каждый элемент этого списка содержит 32-битный указатель на связанный список структур данных, по которым контроллер выполняет транзакции в данном кадре. Хост-контроллер имеет регистр базового адреса списка кадров, указывающий на начало списка. Текущий номер отрабатываемого элемента определяется десятью младшими битами счетчика кадров, находящегося в контроллере и инкрементируемого каждую миллисекунду. Период счета кадров можно немного варьировать, изменяя константу, занесенную в регистр модификации длительности кадра (SOF Modify Register), что обеспечивает возможность подстройки частоты кадров для синхронизации изохронных обменов.
Элемент списка кадров может указывать либо на дескриптор изохронной передачи TD (Transfer Descriptor), либо (если в данном кадре изохронный обмен не планируется) на заголовок очереди QH (Queue Head). Если в данном кадре вообще не планируются передачи, то в элементе устанавливается признак-«заглушка» T (Terminate, конец связанного списка, в данном случае — пустого). Еще раз напомним, что здесь слово «передача» (Transfer, согласно спецификации UHCI) употребляется в узком смысле — она соответствует одной транзакции (передаче не более одного пакета данных). Элемент (32-битное слово) имеет формат, приведенный на рисунке ниже. Поле FLLP (Frame List Link Pointer) — указатель на элемент; бит T — признак последнего элемента (при T = 1 указатель FLLP недействителен). Бит Q задает класс связанного элемента, на который указывает FLLP (0 — TD, 1 — QH).
Для каждого кадра из списка устанавливается своя цепочка дескрипторов изохронных передач (возможно и пустая), последний из этой цепочки должен ссылаться на цепочку заголовков очередей. Цепочки заголовков QH могут быть общими для группы кадров или даже для всех кадров списка. Общая идея построения очередей состоит в том, чтобы создавать свою очередь для каждого установленного канала (для всех сконфигурированных точек, кроме изохронных). «Дежурный» метод обслуживания — по горизонтали, тогда после выполнения транзакции с одной точкой контроллер перейдет к другой точке (другой очереди). Связывание TD и QH через указатели позволяет формировать произвольные конфигурации переходов от одной очереди к другой и даже делать петли — в последнем случае возможно, что с одной точкой в кадре успеют пройти несколько транзакций. Однако это нетипичный способ планирования. Если очередей много (установлено много каналов), то они распределяются по кадрам (из 1024-элементного списка) так, чтобы цепочка каждого кадра обязательно прошла по горизонтали до конца. Это можно спланировать, поскольку максимальное время для отработки одного элемента каждой очереди (как и изохронных транзакций) заранее известно (оно определяется типом передачи, максимальным размером пакета и скоростью устройства, что известно системе USB). При необходимости «горизонтальную справедливость» можно нарушить, задав вертикальный порядок обслуживания, — контроллер, успешно обработав из очереди передачу с признаком V = 1, перейдет к следующему дескриптору из этой же очереди, а не к следующей очереди.
Дескрипторы передач и заголовки очередей размещаются драйвером в ОЗУ по адресам, выровненным по границе параграфа, поскольку в качестве указателей используются лишь старшие 28 бит (биты используются для служебных признаков).
Дескриптор передачи (TD) состоит из 32 байтов, из которых хост-контроллер использует только первые четыре 32-битных слова DW0-DW3. Слова DW4-DW7 зарезервированы для использования драйвером UHC (для организации «сборки мусора» — повторного использования отработанных областей). Формат дескриптора передачи приведен на рисунке ниже. Серым цветом выделены поля, модифицируемые хост-контроллером.
В слове DW0 поле Link Pointer аналогично полю FLLP, а биты T и Q аналогичны одноименным битам элемента списка кадров. Бит V — метод обслуживания TD (1 — в глубину, 0 — в ширину).
Слово DW1 используется для управления и определения состояния выполнения передачи, модифицируется хост-контроллером. Поле ActLen — действительная длина переданных данных; поле Status — состояние выполнения передачи:
длина переданных данных; поле Status — состояние выполнения передачи:
- бит 23: Active — «надо исполнять», устанавливается драйвером, сбрасывается контроллером по успешному исполнению или исчерпанию лимита повторов;
- бит 22: Stalled — точка ответила пакетом STALL;
- бит 21: Data Buffer Error — ошибка буфера данных (переполнение или переопустошение FIFO при выполнении транзакции), транзакция остается активной (при переопустрошении контроллер генерирует пакет с ошибочным CRC, при переполнении не отвечает подтверждением);
- бит 20: Babble — при выполнении данной транзакции обнаружена «болтливость» устройства (оно отключается и устанавливается бит Stalled);
- бит 19: NAK — получение соответствующего ответа (в транзакции SETUP получение NAK устанавливает и признак ошибки тайм-аута);
- бит 18: CRC/Time Out Error — обнаружена ошибка передачи (CRC или таймаут);
- бит 17: Bitstuff Error — обнаружена ошибка вставки бит.
Биты используются для управления передачей. Бит IOC заказывает прерывание по исполнению (прерывание генерируется в конце кадра, даже если транзакция уже неактивна, выборка ее дескриптора вызовет прерывание). Бит ISO — признак изохронной передачи (указание не делать повторных попыток). Бит LS — признак LS-устройства, использовать преамбулу перед передачей. Поле C_ERR — счетчик повторных попыток, декрементируемый по каждой ошибке. Переход в 1 или 0 вызывает перевод дескриптора в неактивное состояние. Если драйвер устанавливает нулевое значение, то число повторов неограниченно. Бит SPD — детектор короткого пакета: если в транзакции IN, стоящей в очереди, успешно принято меньше данных, чем ожидалось, то в конце кадра вырабатывается условие прерывания.
В слове DW2 содержится информация для выполнения транзакции: Packet ID — тип используемого маркера IN (69h), OUT (E1h) или SETUP (2Dh); Device Address— адрес устройства USB; EndPt — номер и направление конечной точки. Бит D (Data Toggle) — состояние переключателя для передаваемого или посылаемого пакета. Поле MaxLength — длина передаваемых данных (максимальная длина принимаемых), 000 — 1 байт, 001 — 2, 3FF — 1024; 7FFh — 0 (пустой пакет). Допустимые значения до 4FFh — 1280 байт, теоретический предел емкости кадра. Значения 500-7FEh недопустимы, вызывают фатальную ошибку контроллера.
В слове DW3 содержится Buffer Pointer — указатель на буфер в ОЗУ, используемый для данных этой передачи.
Заголовок очереди (QH) связывает очереди друг с другом (по горизонтали) и ссылается на первый элемент (TD) данной очереди. Хост-контроллер использует два 32-битных слова (см. следующий рисунок). В поле QHLP (Queue Head Link Pointer) содержится указатель на следующий заголовок очереди (горизонтальная связка). В поле QELP (Queue Element Link Pointer) содержится указатель на элемент очереди (вертикальная связка). Признаки последнего элемента (T) и класс связанного элемента (Q) аналогичны одноименным признакам и классам в вышеприведенных структурах.
Дескриптор заголовка очереди создается драйвером; хост-контроллер модифицирует в памяти указатель QELP: успешно отработав транзакцию, контроллер берет из DW0 ее дескриптора указатель на следующий элемент и помещает его на место QELP в заголовке очереди. Таким образом, успешно отработанный TD удаляется из очереди. Когда удаляется последний TD, в QELP устанавливается признак пустой очереди (T). В случае неисправимой ошибки при отработке какого-то дескриптора в QELP также устанавливается «заглушка» T — поток с гарантированной доставкой не позволяет пропустить какую-либо транзакцию. Поле QELP может ссылаться как на TD (тривиальный вариант планирования), так и на QH — очередь сама может содержать очереди.
Регистровая модель UHC поясняется в таблице ниже, где представлены регистры, отображенные на пространство ввода/вывода. Кроме того, как всякое устройство PCI , контроллер UHC имеет регистры в конфигурационном пространстве, в которых, в частности, задаются коды класса (0Ch — контроллер последовательной шины), подкласса (03 — USB) и программного интерфейса (00) в классификации PCI SIG.
Таблица. Регистры контроллера UHC
| Адрес | Назначение |
| Base + (00-01h) |
USBCMD — регистр команд USB Биты 15:8 — резерв Бит 6: CF (Configure Flag) — флаг, которым драйвер отмечает окончание процесса |
| Base + (02-03h) |
USBSTS — регистр состояния USB Биты — резерв |
| Base + (04-05h) |
USBINTR — регистр разрешения прерываний Биты — резерв |
| Base + (06-07h) | FRNUM — регистр номера кадра |
| Base + (08-0Bh) | FRBASEADD — регистр базового адреса списка кадров |
| Base + 0Ch |
SOFMOD — регистр управления частотой кадров Биты — управление длительностью кадра: 0 — 11936 бит, 1 — 11937 бит, … |
| Base + (10-11h) |
PORTSC1 — регистр управления и состояния порта 1 Биты — резерв (0) Бит 8: (RO) Low Speed Device Attached — признак подключения LS-устройства Спецификация интерфейса «открытого» хост-контроллера OpenHCI (OHCI) разработана компаниями Compaq, Microsoft и National Semiconductor и описана в документе «Open Host Controller Interface Specification for USB». Версия 1.0a этого документа опубликована в 1999 году. Контроллер OHC, как и UHC, предназначен для поддержки скоростей FS/LS. Однако аппаратные средства OHC берут на себя большую часть забот планирования, разгружая ЦП от рутины постоянной обработки дескрипторов. Контроллер OHC оперирует дескрипторами конечных точек и дескрипторами передач. Дескрипторы конечных точек ED (Endpoint Descriptor) создаются для всех сконфигурированных конечных точек всех подключенных устройств. Эти дескрипторы размещаются в памяти и связываются между собой; конфигурация связей задает порядок их обслуживания хост-контроллером. Дескриптор конечной точки описывает ее полный адрес и направление, тип, допустимый размер пакета, скорость, состояние точки и дескриптора, указатели на очереди передач, связанных с данной точкой, указатель на дескриптор следующей точки. Для всех точек управления (Control) и всех точек передач массивов (Bulk) создаются отдельные цепочки ED, на начала этих цепочек указывают специальные регистры OHC. Дескрипторы точек периодических передач организуются в «поваленное» двоичное дерево (см. рисунок ниже), в «ветвях» которого размещаются дескрипторы точек прерываний, а в «стволе» — дескрипторы точек прерываний с минимальным интервалом обслуживания и все дескрипторы точек изохронных передач. У дерева имеются 32 конечных ветви, проход по дереву осуществляется от конечных ветвей к стволу. В каждом из 32 смежных кадров вход осуществляется со своей ветви. Для этого в OHC имеется регистр базового адреса HCCA (Host Controller Communication Area, область коммуникаций хост-контроллера), указывающий на ветвь с номером 0, и счетчик кадров, 5 младших бит которого задают номер ветви входа для очередного кадра. Таким образом, через каждую ветвь пятого уровня (конечного) обработчик дескрипторов проходит 1 раз за 32 кадра (T = 32 мс), четвертого — 1 раз за 16 кадров (T = 16 мс), для третьего уровня — T = 8 мс, для второго — T = 4 мс, для первого — T = 2 мс, для нулевого (ствола) — T = 1 мс.
Дескрипторы передач TD (Transfer Descriptor), в отличие от TD UHC, для OHC действительно описывают передачи USB . Каждая передача может разбиваться на несколько транзакций, и это разбиение выполняет хост-контроллер исходя из размера пакета, установленного в дескрипторе конечной точки. Буфер данных для передачи может располагаться в одной или двух физических страницах памяти, возможно, разрозненных. В виртуальном пространстве логических адресов буфер должен быть непрерывной областью. Размер передачи может достигать 8 Кбайт, но если буфер начинается не с начала страницы, то допустимый размер передачи сократится (в худшем случае до 4097 байт). Дескрипторы передач собираются в очереди, которые прикрепляются к дескрипторам конечных точек. Хост-контроллер OHC имеет таймеры, с помощью которых он осуществляет планирование транзакций в кадре. После SOF контроллер начинает обход цепочки ED для управляющих передач и выполняет столько из них, сколько успеет за время T1. Далее он начинает обход дерева периодических передач, от n-й конечной ветви до ствола, пока не пройдет по всем встретившимся ED. Если у него еще остается время в кадре, он снова берется за непериодические передачи (Bulk и Control). Отработанные (успешно или снятые по превышению порога ошибок) дескрипторы контроллер собирает в специальную очередь обработанных дескрипторов Done Queue, откуда их без труда извлекает драйвер. Контроллер может вырабатывать прерывания по завершению обработки TD, причем с заданной (для каждого TD) задержкой (или не вырабатывать запрос). Контроллер OHC имеет регистр для подстройки частоты кадров. В контроллер входит и корневой хаб на 2 или более порта. Контроллер OHC, как и UHC, обычно является активным устройством PCI (Bus Master), но по сравнению с UHC наделен большим интеллектом. В контроллере предусмотрена поддержка контроллера клавиатуры и мыши (KBC) с помощью прерываний SMI, но, в отличие от UHC, в OHC имеются и специальные регистры, упрощающие задачу эмуляции. Это целый карманные компьютеры. На них можно устанавливать сложные программы, ставить десктопы операционные системы и делать еще многое другое. Возможно кто-то не знает, что к этим устройствам еще можно подключать мыши, клавиатуры, 3G и Wi-Fi модемы и еще большое количество периферии. Но не всякое устройство поддерживает данный протокол. Для то чтобы узнать о его поддержке нужно почитать характеристики вашей модели. Там следует искать запись о наличии USB HOST. Но не всегда можно найти правильную и полную документацию. В таких случаях можно либо спросить на специализированном форуме, либо проверить самостоятельно, подключив через такой кабель мышку – на экране устройства должен будет появиться курсор. Если он появился, то устройство поддерживает USB HOST. Host без питанияНо такой способ дает не 100% результат. Возможно, если мышка не определилась системой, то значит к переходнику нужно провести дополнительное питание. Так, например, было со всей серией устройств Motorola, которые поддерживали LapDock. Для чего мне это может понадобиться?На самом деле сценариев просто огромное количество, но я постараюсь не акцентировать внимание на «экзотических» а объяснить на более приземленных примерах. И все-таки что мне для этого нужно?Ну, во-первых, вам нужно Android устройство с поддержкой USB HOST. Дальше нужно обзавестись USB OTG кабелем и активным хабом, если вы желаете подключать энергоемкую периферию или ваш телефон по-другому не работает с хостом. Ну и конечно же сама периферия, которую вы собрались подключать. Вместо выводовНастоятельно рекомендую, при выборе нового девайса включить данную опцию в перечень обязательных вещей, которые в нем должны быть, особенно если вы подбираете планшет. Даже если сейчас вы считаете это ненужной дополнительной опцией, то вполне возможно в какой-то определенной ситуации вы кардинально измените свою точку зрения. Статьи по теме Последние статьи
Выбор редакции
|
Обзор Samsung Galaxy A7 (2017): не боится воды и экономии Стоит ли покупать samsung a7
Делаем бэкап прошивки на андроиде
Как настроить файл подкачки?
Установка режима совместимости в Windows
Резервное копирование и восстановление драйверов Windows