USB en Windows

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USB en Windows
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Propósito

• Tratamos aquí la relación de la interfaz USB con
  el Sistema Operativo. Para ello vamos a observar
  todos los pasos que tienen lugar desde que se
  inserta un dispositivo en el bus hasta que una
  aplicación de usuario puede acceder al
  dispositivo.

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Enumeración de los dispositivos

• La enumeración es el proceso por medio del cual
  el dispositivo es integrado en el sistema.

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1.- El usuario inserta el dispositivo en el
enchufe usb.2.- El hub detecta el dispositivo.
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3.- El host conoce la existencia del nuevo
dispositivo. - Get_port-status request

• (Todo dispositivo tiene que responder a un
  conjunto de peticiones por medio de las cuales el
  sistema es capaz de identificar las
  características del dispositivo)

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Comandos que debe admitir el dispositivo USB
desde el driver
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Drivers en el S.O.

• En el host existe una pila de drivers que
  gestionan el uso y la configuración de USB.
• Los Bus Drivers son los encargados de el trabajo
  administrativo
• -root-hub driver (se encarga de las
  inicializaciones)
• -bus-class driver (se encarga de la enumeración
  y las transacciones)
• -host-controller driver (se encarga del acceso
  al medio)

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Llamadas a funciones API de Win32
APLICACIONES
ENTORNO DE USUARIO
Aplicaciones
Paquetes de solicitud de I/O
SUBSISTEMA WIN32
Aplicaciones
Paquetes de solicitud de I/O
DRIVERS DE FUNCION
NUCLEO DEL S.O.
Aplicaciones
DRIVERS DE BUS
Interfaz específica con el hardware
Aplicaciones
HARDWARE
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APLICACIONES
DRIVER DEFINIDO POR EL USUARIO PARA MANEJAR
HARDWARE ESPECÍFICO
FILTRO SUPERIOR Añaden características
específicas A la clase
DRIVER DE CLASE DEFINIDOS PARA CLASES ESTÁNDARES
FILTRO INFERIOR Añaden características
específicas A la clase
USB HUB DRIVER (USBHUB.SYS) (inicializa los
puertos)
USB BUS-CLASS DRIVER (USBD.SYS) (gestiona
transacciones, alimentación, enumeración)
HOST CONTROLLER DRIVER (UHCI.SYS, OPENHCI.SYS,
EHCI.SYS) (se comunican con el hardware
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4.- El hub detecta si un dispositivo es de baja o
alta velocidad

• Actualmente se soportan tres velocidades
• baja 1.5 Mb por segundo
• full, 12Mb por segundo
• High (2.0) 480Mb. (IEEE-1394 400 Mbps y
  3.2Gbps)

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• 5 el hub resetea el dispositivo
• Set_Port_Feature
• 6 el host identifica la velocidad del
  dispositivo.
• Low
• Full
• High

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• 7.-El hub establece una vía entre el dispositivo
  y el bus.
• 8.- El host envía un Get_Descriptor
• Máximo tamaño de paquete por el default pipe

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Descriptores

• Los dispositivos organizan la información en
  torno a descriptores jerárquicos.
• Estos descriptores informan de características
  sobre el dispositivo, y luego más específicamente
  sobre las funciones que este ofrece

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Jerarquía de descriptores
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• 9.- El host asigna una dirección.
• Set_Address
• (a partir de este momento el dispositivo responde
  a su dirección)
• 10.- El host se informa acerca de las capacidades
  del dispositivo.
• Get_Descriptor

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Descriptor del dispositivo
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11.- El host asigna y carga el driver del
dispositivo.12.- El driver del dispositivo
selecciona una configuración. Set_Configuration.

• El device driver o Function Driver es una
  interfaz de cara a la aplicación.
• Ofrece a las aplicaciones un formato estándar de
  acceso a los dispositivos CreateFile, ReadFile,
  WriteFile.

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Selección del driver

• Con los datos del Descriptor del driver
• Vendedor
• Producto
• Clase
• Subclase
• Explora los archivo .inf del sistema
  (C\WINDOWS\inf)
• que describen los drivers existentes. Si coincide
  alguno, lo selecciona.

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Acceso al driver por la aplicación

• La aplicación accede al driver por medio de las
  API de Windows (???)
• CreateFile (abre un dispositivo de comunicación)
• ReadFile (lee del dispositivo)
• WriteFile (Escribe en el dispositivo)

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fin

• USB Complete 2º Ed.
• Everything you need to develop custom USB
  peripherals...
• Jan Axelson
• Lakeview Research
• Usb in a nutshell
• Craig Peacock 2002
• USB 1.1 specification