범용 직렬 버스 컨트롤러란 무엇입니까?

범용 직렬 버스 컨트롤러(Universal Serial Bus Controller)는 외부 장치를 연결하기 위한 직렬 버스 표준인 USB(Universal Serial Bus) 컨트롤러를 말하며, USB는 점차 다른 인터페이스 표준을 대체하고 컴퓨터 간의 연결 및 통신을 규제하는 데 사용되는 새로운 데이터 통신 방식입니다. 및 외부 장치.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 10 시스템, DELL G3 컴퓨터.

범용 직렬 버스 컨트롤러란 무엇입니까?

범용 직렬 버스란 무엇입니까?

범용 직렬 버스(USB)는 외부 장치를 연결하기 위한 직렬 버스 표준이지만 컴퓨터에서도 널리 사용됩니다. 셋톱박스, 게임 콘솔 등에 사용되며, 휴대용 기기 간 직접 데이터 교환을 가능하게 하는 표준(On-The-Go)을 보완합니다.

범용 직렬 버스 컨트롤러의 드라이버는 Intel에서 개발한 범용 직렬 버스 아키텍처인 USB 포트 드라이버입니다.

이름에서 알 수 있듯이 범용 직렬 버스 컨트롤러는 USB 컨트롤러입니다.

간단한 소개

범용 직렬 버스(USB)는 점차적으로 다른 인터페이스 표준을 대체하는 새로운 데이터 통신 방법으로 Intel, Compaq, Digital, IBM, Microsoft, NEC, Northern Telecom 및 기타 컴퓨터 회사에서 개발되었습니다. 와 통신회사들은 1995년에 공동으로 이를 공식화하여 점차 업계 표준을 형성했습니다.

고속 직렬 버스인 USB 버스는 고속 데이터 전송의 응용 환경 요구 사항을 충족할 수 있는 매우 높은 전송 속도를 가지고 있으며 버스 전원 공급도 간단하고 설치 및 구성이 편리합니다. (플러그 앤 플레이 지원), 핫스왑 가능), 간단한 확장 포트(허브를 통해 최대 127개의 주변 장치 확장 가능), 다양한 전송 방법(4개 전송 모드), 우수한 호환성(제품 업그레이드 후 하위 호환성) . USB(Universal Serial Bus)는 출시 이후 직렬 포트와 병렬 포트를 성공적으로 대체했으며, 현재 21세기 수많은 컴퓨터와 스마트 기기의 표준 확장 인터페이스이자 필수 인터페이스 중 하나로 발전했습니다. USB 4.0 버전.

지식 확장

각 USB에는 다음 레이어를 포함하는 호스트가 하나만 있습니다.

버스 인터페이스

USB 버스 인터페이스는 전기 레이어와 프로토콜 레이어의 상호 연결을 처리합니다. 상호 연결 관점에서 SIE(직렬 인터페이스 머신)와 같은 유사한 버스 인터페이스가 장치와 호스트 모두에서 제공됩니다. USB 버스 인터페이스는 호스트 컨트롤러에 의해 구현됩니다.

USB 시스템은 메인 컨트롤러를 사용하여 호스트와 USB 장치 간의 데이터 전송을 관리합니다. 이 컨트롤러와 메인 컨트롤러 사이의 인터페이스는 메인 컨트롤러의 하드웨어 정의에 따라 달라집니다. 동시에 USB 시스템은 대역폭, 버스 에너지 등 USB 리소스를 관리하는 역할도 담당하므로 고객이 USB에 액세스할 수 있습니다. USB 시스템에는 세 가지 기본 구성 요소도 있습니다.

호스트 컨트롤러 드라이버(HCD) 이는 다양한 호스트 컨트롤러 장치를 USB 시스템에 매핑할 수 있습니다. HCD와 USB 사이의 인터페이스를 HCDI라고 합니다. 특정 HCDI는 다양한 호스트 컨트롤러를 지원하는 운영 체제에 의해 정의됩니다. UHCD(Universal Host Controller Driver)는 소프트 구조의 맨 아래에 있으며 호스트 컨트롤러를 관리하고 제어합니다. UHCD는 USB 호스트 컨트롤러와의 통신 및 제어를 구현하며 시스템 소프트웨어의 다른 부분에는 숨겨져 있습니다. 시스템 소프트웨어의 최고 레벨은 UHCD의 소프트웨어 인터페이스를 통해 메인 컨트롤러와 통신합니다.

USB 드라이버(USBD) UHCD 드라이버 위에 있으며 기존 장치 드라이버 설계 요구 사항을 충족하는 드라이버 수준 인터페이스를 제공합니다. USBD는 특정 파이프(Pipe)를 통해 데이터를 전송하기 위한 요구 사항으로 구성된 I/O 요청 패킷(IRP) 형태의 데이터 전송 아키텍처를 제공합니다. 또한 USBD를 사용하면 클라이언트가 장치의 추상화를 제시하여 추상화 및 관리가 더 쉬워집니다. 추상화의 일부로 USBD에는 기본 파이프가 있습니다. 표준 USB 제어를 위해 모든 USB 장치에 대한 액세스를 제공합니다. 기본 파이프는 USBD와 USB 장치 간의 통신을 위한 논리 채널을 설명합니다.

호스트 소프트웨어

일부 운영 체제에서는 USB 시스템 소프트웨어가 제공되지 않습니다. 이러한 소프트웨어는 원래 장치 드라이버에 구성 정보 및 로드 구조를 제공하는 데 사용되었습니다. 이러한 운영 체제에서 장치 드라이버는 USBDI(USB 드라이버 인터페이스) 구조에 직접 액세스하는 대신 제공된 인터페이스를 적용합니다.

USB 클라이언트 소프트웨어

소프트웨어 구조의 최상위 레벨에 위치하며 특정 USB 장치 드라이버 처리를 담당합니다. 클라이언트 계층은 장치에서 직접 작동하는 모든 소프트웨어 항목을 설명합니다. 시스템이 장치를 감지하면 이러한 클라이언트 프로그램은 주변 하드웨어에 직접 작용합니다. 이 공유 기능은 클라이언트와 해당 장치 사이에 USB 시스템 소프트웨어를 배치하며, 이를 위해서는 클라이언트 프로그램이 클라이언트의 USBD에 의해 형성된 장치 이미지를 기반으로 이를 처리해야 합니다.

호스트의 각 레이어에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

연결되거나 제거된 USB 장치를 감지합니다.

호스트와 USB 장치 간의 데이터 흐름을 관리합니다.

USB 상태 및 활동 통계를 연결하세요.

제한된 에너지 공급을 포함하여 호스트 컨트롤러와 USB 장치 사이의 전기 인터페이스를 제어합니다.

HCD는 호스트 컨트롤러에 대한 추상화와 USB를 통해 전송되는 데이터에 대한 호스트 컨트롤러의 관점에 대한 추상화를 제공합니다. USBD는 USB 장치의 추상화와 USBD 클라이언트와 USB 기능 간의 데이터 전송 추상화를 제공합니다. USB 시스템은 클라이언트와 기능 간의 데이터 전송을 촉진하고 USB 장치에 대한 표준화된 인터페이스를 위한 제어 지점 역할을 합니다. USB 시스템은 버퍼 관리 기능을 제공하고 데이터 전송을 클라이언트 및 기능 요구 사항과 동기화할 수 있습니다.

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