innovatis systems 2006 1 usb & tcp/ip. innovatis systems 2006 2usb i. historique et...
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INNOVATIS SYSTEMS 2006 1
USB & TCP/IPUSB & TCP/IP
INNOVATIS SYSTEMS 2006 2
USBUSBI. Historique et caractéristiquesI. Historique et caractéristiques
II. Les avantages et inconvénientsII. Les avantages et inconvénients
III. Les domaines d’application avec III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisationexemples d’utilisation
IV. Les outils nécessaires à la mise en IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs coutsœuvre et leurs couts
V. Revu du matériel disponible dans le V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coutscommerce et leurs couts
3INNOVATIS SYSTEMS 2006
Historique et Historique et caractéristiquescaractéristiques
4INNOVATIS SYSTEMS 2006
HistoriqueHistorique
-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
5INNOVATIS SYSTEMS 2006
Universal Universal Serial BusSerial BusUniversal Universal Serial BusSerial Bus
Télémesures,Diagnostic
• Auto détection & configuration (Plug&Play)• Bus power
• 3 vitesses: Low- 1.5, Full- 12, High- 480 Megabits/second
RS232 Parallèle PS/2
Applications Embarquées
6INNOVATIS SYSTEMS 2006
CaractéristiquesCaractéristiques 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.
7INNOVATIS SYSTEMS 2006
CaractéristiquCaractéristiqueses
CaractéristiquCaractéristiqueses
NRZI Data EncodingNRZI Data Encoding Half duplex – data transmission can go in only one direction at a timeHalf duplex – data transmission can go in only one direction at a time Bus Power to each device:Bus Power to each device:
4.40 - 5.25 V4.40 - 5.25 V Guaranteed 100 mAGuaranteed 100 mA 500 mA maximum through negotiation500 mA maximum through negotiation
NRZI Data EncodingNRZI Data Encoding Half duplex – data transmission can go in only one direction at a timeHalf duplex – data transmission can go in only one direction at a time Bus Power to each device:Bus Power to each device:
4.40 - 5.25 V4.40 - 5.25 V Guaranteed 100 mAGuaranteed 100 mA 500 mA maximum through negotiation500 mA maximum through negotiation
~ 5.0 V
~ 3.3 V
VBUS
D+
D-
GND
VBUS
D+
D-
GND
4-wire connection
Differential Signaling
8INNOVATIS SYSTEMS 2006
CaractéristiquesCaractéristiques L’USB en fonctionnement :L’USB en fonctionnement :
Hub USB
4.4 à 5.25v !500mA
A
B
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.
9INNOVATIS SYSTEMS 2006
“mini-B” PlugFS, HS Peripheral
“B” PlugFS, HS Peripheral
CaractéristiquCaractéristiqueses
CaractéristiquCaractéristiqueses
“A” Plug
USB Host
10INNOVATIS SYSTEMS 2006
Modes de transfert (Modes de transfert (12Mbps12Mbps//480Mbps480Mbps) :) :
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)
CaractéristiquesCaractéristiques
11INNOVATIS SYSTEMS 2006
CaractéristiquCaractéristiqueses
CaractéristiquCaractéristiqueses
Guaranteed Latency Guaranteed Data Integrity
InterruptInterrupt
BulkBulk
IsochronousIsochronous
PIC18F4550 family supports all these transfer types.
12INNOVATIS SYSTEMS 2006
USBUSB PipesPipes
HOST PC
Big USB Pipe12Mb/s
Small Pipe to each USBdevice (up to 127)
Tiny Pipes (endpoints)
13INNOVATIS SYSTEMS 2006
Client Software <-> Client Software <-> FunctionFunction
ClientClientSoftwareSoftware
ClientClientSoftwareSoftware
InterfaceInterfaceInterfaceInterface
USB DeviceUSB DeviceUSB DeviceUSB Device
HostHostHostHost
EndpointsEndpointsEndpointsEndpoints
Data FlowsData FlowsData FlowsData Flows
BuffersBuffersBuffersBuffers
PipesPipesPipesPipes
In English, just to get the vocabulary
14INNOVATIS SYSTEMS 2006
Trame USBTrame USB
BULKBULK
BULKBULK
BULKBULK
BULKBULK
BULKBULK
BULKBULK
BULKBULK
BULKBULK
Tx
Vo
ice
T
x V
oic
e
Tx
Lin
eT
x L
ine
Inte
rru
pt,
C
on
tro
l,L
ow
Sp
ee
d
Inte
rru
pt,
C
on
tro
l,L
ow
Sp
ee
d
Trame = 1msTrame = 1ms
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Stereo Audio
Rx
Vo
ice
R
x V
oic
e
Rx
Lin
eR
x L
ine
SlotSlot
SO
FS
OF
(Pas à l’échelle)(Pas à l’échelle)
Low SpeedLow Speed
Low SpeedLow Speed
BULKBULK
BULKBULK
Sc
an
ne
r S
ca
nn
er
15INNOVATIS SYSTEMS 2006
USB USB PeripheralsPeripherals
USB USB PeripheralsPeripherals
Joystick
Mouse
External Hard Drive
ICD2Modem
External DVD Drive
Data Glove
Keyboard
Ethernet Adapter
Human Interface Device Class (HID)
Mass Storage Device Class
(MSD)
Communication Device Class (CDC)
Custom Class(Vendor Class)
Many more classes….
Microchip provides firmware Microchip provides firmware subset for HID, CDC, and subset for HID, CDC, and
MSDMSD.
PC will use VID/PID to look for a matching
driver and load it.
If you don't use your own VID, then 2 different devices will try to use the same driver, which is not good.
In English, just to get the vocabulary and that will be the last one.
16INNOVATIS SYSTEMS 2006
Les avantagesLes avantages et et inconvénientsinconvénients
17INNOVATIS SYSTEMS 2006
AvantagesAvantages Vitesse de transfert élevéeVitesse de transfert élevée Couts des composantsCouts des composants Topologie de busTopologie de bus
18INNOVATIS SYSTEMS 2006
InconvénientsInconvénients Apprentissage d’une nouvelle Apprentissage d’une nouvelle
technologietechnologie Longueur de câbles mais il existe Longueur de câbles mais il existe
des modules de remise en forme des des modules de remise en forme des signauxsignaux
Il faut……Il faut……
19INNOVATIS SYSTEMS 2006
Les domaines Les domaines d’application d’application avec exemples avec exemples d’utilisationd’utilisation
20INNOVATIS SYSTEMS 2006
RS232…RS232… Ce que l’USB vous apporteCe que l’USB vous apporte
Des vitesses de transfert plus élevéesDes vitesses de transfert plus élevées Une plus grande connectivitéUne plus grande connectivité De la puissance (500 mA)De la puissance (500 mA) Une topologie BUSUne topologie BUS
Domaine d’application:Domaine d’application: TélémesureTélémesure
21INNOVATIS SYSTEMS 2006
L’USB développement de périphériques :L’USB développement de périphériques :
Physique Physique
USB pilote hôte
Pilote de périphérique
Application
USB End Point 0
EP.. (out, type,size)
EP.. (In, type,size)
Gestion du périphérique
Electronique «made in labo»
Electronique «made in labo»
Control
Interrupt / Isochrone / Bulk
OS
22INNOVATIS SYSTEMS 2006
L’USB développement de périphériques, solution 2 :L’USB développement de périphériques, solution 2 :
Physique
USB pilote hôte
Pilote de périphérique
Application
Gestion du périphérique
Electronique « made in CRTBT »
Electronique « made in CRTBT »
Control
Interrupt / Isochrone / Bulk
OS
Physique
- Pilote « maison » : Problème de compétences en fonction des OS. Problème de pérennité…
- Pilote générique commerciale « USBIO »
Microcontrôleur(2000 lignes de C)
+USB Transceiver
23INNOVATIS SYSTEMS 2006
L’USB développement de périphériques, solution 3 : HIDL’USB développement de périphériques, solution 3 : HID
Physique
USB pilote hôte
Pilote HID
Application
Gestion du périphérique
Control
Interrupt / Isochrone / Bulk
OS
Physique
L’OS supporte en standard certains types depériphériques dits « HID »(Human Interface Devices).
Par ex : clavier, souris, audio, modem, balance, etc
Microcontrôleur(>2000 lignes de C)
+USB Transceiver
24INNOVATIS SYSTEMS 2006
Les outils Les outils nécessaires à la nécessaires à la mise en œuvre mise en œuvre et leurs coutset leurs couts
25INNOVATIS SYSTEMS 2006
Outils MicrochipOutils Microchip PICDEM Full Speed USB PICDEM Full Speed USB
Cout : ~35 €Cout : ~35 € PICDEM 2 PLUS + Programmateur PICDEM 2 PLUS + Programmateur
(avec modification) (avec modification) Possibilité de connecter un PIC18F2450Possibilité de connecter un PIC18F2450 Cout : ~130 €Cout : ~130 €
Compilateur CCompilateur C CCSCCS Hi-TechHi-Tech
26INNOVATIS SYSTEMS 2006
Revu du Revu du matériel matériel
disponible dans disponible dans le commerce et le commerce et
leurs coûtsleurs coûts
27INNOVATIS SYSTEMS 2006
USB…RS232USB…RS232 Une connectique USB avec la Une connectique USB avec la
simplicité d’une liaison RS232simplicité d’une liaison RS232 Module USB <-> RS232Module USB <-> RS232 Coté Host : Port VirtuelCoté Host : Port Virtuel Cout : ~20 €Cout : ~20 €
USBMOD 1 et 3
FTDI
28INNOVATIS SYSTEMS 2006
USB ControllerUSB Controller
Solution CYPRESS : Solution CYPRESS : EZ-USB FX (CY7C646xx)EZ-USB FX (CY7C646xx)
Solution NetChip TechnologySolution NetChip Technology : : NET2888
Solution FREESCALESolution FREESCALE Solution PHILLIPS : Solution PHILLIPS : PDIUSBD11 PDIUSBD11
29INNOVATIS SYSTEMS 2006
USB µCUSB µC
Solution MICROCHIP : Solution MICROCHIP : PIC18F2450PIC18F2450 Solution CYPRESS : Solution CYPRESS : CY7C63001CY7C63001 Solution MOTOROLA : Solution MOTOROLA : 68HC705JB368HC705JB3
30INNOVATIS SYSTEMS 2006
Types de Types de transfertstransfertsTypes de Types de transfertstransferts
PIC18F4550
Control, Interrupt, Bulk, Isochronous
PIC16C7X5
Control and Interrupt
31INNOVATIS SYSTEMS 2006
VitesseVitesseVitesseVitessePIC18F4550
Full-Speed & Low-Speed
PIC16C7X5
Low-Speed
32INNOVATIS SYSTEMS 2006
Enregistreur Enregistreur USBUSB
Plateforme : PIC18F2450Plateforme : PIC18F2450 Device Class : HID -> Pas de piloteDevice Class : HID -> Pas de pilote Firmware simpleFirmware simple
33INNOVATIS SYSTEMS 2006
TCP/IPTCP/IP
INNOVATIS SYSTEMS 2006 34
TCP/IPTCP/IP
I Historique et caractéristiquesI Historique et caractéristiques
II. Les avantages et inconvénientsII. Les avantages et inconvénients
III. Les domaines d’application avec III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisationexemples d’utilisation
IV. Les outils nécessaires à la mise IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs coutsen œuvre et leurs couts
V. Revu du matériel disponible dans V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coutsle commerce et leurs couts
35INNOVATIS SYSTEMS 2006
CaractéristiquesCaractéristiques
TCP/IP
36INNOVATIS SYSTEMS 2006
Qu’est-ce qui justifie l’emploi d’Ethernet ?Qu’est-ce qui justifie l’emploi d’Ethernet ?
- Interface normalisée présente en standard sur les machines et dans les labos- Excellente performance : 10Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s….
- Pérennité (Norme 802.3 = 1980)
- Fiabilité, facilité de déploiement et d’interconnexion
Système de transmission idéal ?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 !
- Ethernet ► Internet : logiciels sur toutes les plates-formes (web, ftp…)
TCP/IP
37INNOVATIS SYSTEMS 2006
CouchesCouches
Pile TCP/IP : MICROCHIPPile TCP/IP : MICROCHIP
Couche physique
Couche réseau
Couche Internet
Couche Transport
Couche Application
Modem* USART Ethernet
PPP* SLIP ARP
IP
ICMP
UDP TCP
DHCP SMTP* SNMP HTTP FTP
TCP/IP
38INNOVATIS SYSTEMS 2006
Reliés par un câble
Reliés par fibre optique
Reliés par onde radio (Wifi)
Communication entre 2 systèmesCommunication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet équipés d’interfaces Ethernet
TCP/IP
39INNOVATIS SYSTEMS 2006
Communication entre 2 systèmesCommunication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou
100BaseTx100BaseTx
Reliés par un câble
TX RX
TXRX
« CROISÉ »
Transmission de données à 10 ou 100Mb/s sur une distance maxi de
100m
TCP/IP
40INNOVATIS SYSTEMS 2006
Communication entre plusieurs systèmesCommunication entre plusieurs systèmes équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou
100BaseTX100BaseTX
Concentrateur (HUB) ou commutateur (SWITCH)
Câble « droit »
Distance maxi = 2 x 100 m
TCP/IP
41INNOVATIS SYSTEMS 2006
TCP/IP (Type = 0x800)
UDP TCP
ICMP
ARP/RARP
Coté client : Ethernet + TCP/IP au cœur du système…Coté client : Ethernet + TCP/IP au cœur du système…
Ethernet = @MAC(48bits)
Physique
Ethernet
Applications utilisateur www, ftp, telnet… Labview !
OS
TCP/IP
42INNOVATIS SYSTEMS 2006
Les domaines Les domaines d’application d’application avec exemples avec exemples d’utilisationd’utilisation
TCP/IP
43INNOVATIS SYSTEMS 2006
Application Application déportéedéportée
TCP/IP
44INNOVATIS SYSTEMS 2006
Exemple : Serveur Exemple : Serveur WEBWEB
Exemple : Serveur Exemple : Serveur WEBWEB
dsPICDEM.net™
Connection Ethernet
Câble RJ-11
Câble USB
Câble CAT-5 Croisé
ICD 2
PC :
• MPLAB® IDE for ICD2 • Internet explorer
45INNOVATIS SYSTEMS 2006
Electronique piloté avec un navigateur WWW et du HTMLElectronique piloté avec un navigateur WWW et du HTML
Interface Ethernet
OS avec TCP/IP
Ethernet
Electronique « made in labo »
Electronique « made in labo »
Serveur WWW
Application logicielle spécifique
HTML
TCP/IP
46INNOVATIS SYSTEMS 2006
ElectroniqueElectronique piloté avec un navigateur WWW avec JAVApiloté avec un navigateur WWW avec JAVA
Interface Ethernet
OS avec TCP/IP
Ethernet
Electronique « made in labo »
Electronique « made in labo »
Serveur WWW
Application logicielle spécifique
Applet
TCP / UDP
TCP/IP
47INNOVATIS SYSTEMS 2006
Electronique piloté avec une application Labview, Delphi, JavaElectronique piloté avec une application Labview, Delphi, Java……
Ethernet
Electronique « made in labo »
Electronique « made in labo »
Interface Ethernet
OS avec TCP/IP
Application logicielle spécifique
TCP / UDP
TCP/IP
48INNOVATIS SYSTEMS 2006
Revu du Revu du matériel matériel
disponible dans disponible dans le commerce et le commerce et
leurs coûtsleurs coûts
TCP/IP
49INNOVATIS SYSTEMS 2006
BECK IPC@Chip : SC12 / SC13
ADVANTECH : EVA-SOM1610
RABBITCORE : RCM3000
LANTRONIX : Xport
DIGI : DIGICONNECT
TCP/IPTCP/IP <-> Bus TCP/IP <-> Bus sériesérie
TCP/IP <-> Bus TCP/IP <-> Bus sériesérie
50INNOVATIS SYSTEMS 2006
Les outils Les outils nécessaires à la nécessaires à la mise en œuvre mise en œuvre et leurs coûtset leurs coûts
TCP/IP
51INNOVATIS SYSTEMS 2006
Solutions MicrochipSolutions MicrochipTCP/IPTCP/IP
Solutions MicrochipSolutions MicrochipTCP/IPTCP/IP
Pile TCP/IP de MICROCHIP (gratuite)Pile TCP/IP de MICROCHIP (gratuite) MAC, IP, ARP, ICMP, TCP, UDP, HTTP, MAC, IP, ARP, ICMP, TCP, UDP, HTTP,
FTP, DHCP, MPFSFTP, DHCP, MPFS
Portable sur les PIC18 Portable sur les PIC18 Indépendant de RTOSIndépendant de RTOS Full TCP state machineFull TCP state machine
PICDEM.net™PICDEM.net™
Pile TCP/IP de MICROCHIP (gratuite)Pile TCP/IP de MICROCHIP (gratuite) MAC, IP, ARP, ICMP, TCP, UDP, HTTP, MAC, IP, ARP, ICMP, TCP, UDP, HTTP,
FTP, DHCP, MPFSFTP, DHCP, MPFS
Portable sur les PIC18 Portable sur les PIC18 Indépendant de RTOSIndépendant de RTOS Full TCP state machineFull TCP state machine
PICDEM.net™PICDEM.net™
TCP/IP
52INNOVATIS SYSTEMS 2006
Ethernet PICtail™ Ethernet PICtail™ #AC164121:#AC164121:
PICDEM FS USB
Future PICDEMTM II+
PICDEM Z
PICDEM LCD PICDEM HPC Explorer
Ethernet PICtailTM
TCP/IP
53INNOVATIS SYSTEMS 2006
SimplicitéSimplicité
INT, WOL
MCU
~4 Euros~4 euros
54INNOVATIS SYSTEMS 2006
Serveur WebServeur Web
Control à distance de tous types Control à distance de tous types d’appareilsd’appareils
Téléchargement d’informations Téléchargement d’informations (mesures capteurs)(mesures capteurs)
TCP/IP
55INNOVATIS SYSTEMS 2006
Table rondeTable ronde