USB: physikalische Ebene Welche Topologie haben die elektrischen Verbindungen eines USB-Systems? Wie nennt man die Verteilereinheiten in einem USB-System? Welche Funktion haben die Kontakte an einem USB-Stecker? Zeigen Sie an einer eindeutig bezeichneten Schaltskizze eines Stromkreises, in welcher Richtung die Stromversorgungsleitungen wirken. Angenommen, das Datenleitungspaar ist nicht verdrillt. Zeigen Sie in einer Skizze, wie das Leitungspaar durch ein nahes Magnetfeld durchsetzt wird. Wodurch entsteht eine Störspannung in dem Leitungspaar? Beschreiben Sie in einem Satz physikalisch möglichst exakt, warum bei Verdrillung der Leitungen die Störspannung wegfällt. Die Endstecker eines USB-Kabels sind ungleich. Warum? Gegeben ist folgende Interface-Schaltung eines Host/Hubs. In welchem Zustand befinden sich die Treiber-Schaltungen, wenn der Host/Hub von den beiden USBLeitungen hochohmig entkoppelt werden soll? Welche Spannung stellt sich dann an den Eingängen der Empfängerschaltung ein? Welche Spannung gegen Bezugspotential stellt sich am Ausgang des Differenzverstärkers der Empfängerschaltung ein? Host oder Hub +3,3 V +3,3 V D+ D- Gegeben ist folgende Interface-Schaltung eines Host/Hubs. In welchem Zustand befinden sich die Treiber-Schaltungen, wenn der Host/Hub von den beiden USBLeitungen hochohmig entkoppelt werden soll. Welche Spannung stellt sich dann an den Eingängen der Empfängerschaltung ein? Welche Spannung gegen Bezugspotential stellt sich am Ausgang des Differenzverstärkers der Empfängerschaltung ein? Wozu nutzt man die Schaltung? +3,3 V Host oder Hub +3,3 V +3,3 V 1,5K D+ D+ D- D- 15K 15K Gerät oder Hub Gegeben ist folgender Bitstrom: 01111110000. Geben Sie das NRZI-Signal an D+ und das an D- an. Gegeben ist folgender Bitstrom: 01111111000. Geben Sie das NRZI-Signal an D+ an. Warum kann man den originalen Bitstrom im Empfänger eindeutig rekonstruieren? USB: logische Ebenen Das Protokoll des USB beruht auf der Einteilung der Peripheriegeräte gemäß dem Typ ihres Datenverkehrs. Nennen Sie je einen typischen Vertreter der drei Gruppen und die Merkmale ihres Datenverkehrs. Gibt es beim USB eine Arbitrierungsphase zur Ermittlung eines von mehreren BusNutzern? Wenn nicht: nach welchem Prinzip kommt denn dann ein Datenverkehr in einem Datenquelle-Datensenke-Paar zustande, wenn eine Datenquelle, in der spontan Daten entstehen, eine Übertragung zu einer Datensenke wünscht? In welchem USB-Teilnehmer würde in diesem Fall die Datensenke liegen? Warum teilt man die Benutzung des USB in gleich lange Bedienperioden? Wie lange dauert eine solche Periode bei der Full-Speed-Variante? Nennen Sie den englischen Begriff für die Bedienperiode. Geben Sie die grundsätzliche Einteilung der Bedienperioden mit einer Skizze an, so dass die Reihenfolge der Übertragungstypen deutlich wird, wie sie im USB-Protokoll festgelegt ist. Jede Bedienperiode beginnt mit der Übertragung eines besonderen Pakets. Welchem? Geben Sie die Funktionen der Felder an, die nacheinander in diesem Paket gesendet werden. Angenommen, es gibt auf dem USB eines PCs keinerlei Datenverkehr. Was geschieht auf dem Bus und wer bestimmt das Geschehen, wenn was geschieht? Welcher Bus-Teilnehmer prägt eigentlich die Commands auf? Im konventionellen Konzept der Bedienung von Peripheriegeräten haben die Interrupt-Requests eine wichtige Bedeutung. Werden auf dem USB auch InterruptRequests übertragen? Wenn nicht, wie meldet man denn dann überhaupt solche Ereignisse wie: Datenwort liegt im Eingabepuffer zur Eingabe bereit? Beim USB ist garantiert, dass real-time-Daten, also z.B. Video-Daten, verlustlos und zeitrichtig in den PC übertragen werden. Erklären Sie, wieso das möglich ist. Geben Sie in einer schematischen Skizze an, welche Übertragungsvorgänge auf dem USB ablaufen, wenn ein isochrones Datenpaket und zwei Einzeldatenwörter von verschiedenen Geräten eingelesen werden sollen. Mit welchen Datenstrukturen realisiert man die Auftragsketten für die einzelnen Datenverkehrstypen? Erläutern Sie das mit einer beispielhaften Skizze. Zwischen dem USB-(Software-)Treiber und der USB-Controller-Hardware gibt es eine Schnittstelle. Beschreiben Sie die Schnittstelle mit einem Satz. USB 2.0 Geben Sie die Taktraten des Full-Speed- Bus (USB 1.1) und des USB 2.0 an. Man berücksichtigt aus Kompatibilitätsgründen im USB 2.0 die Frame-Struktur des USB 1.1. Durch welche Maßnahme ergänzt man die Fähigkeit zur schnelleren Übertragung mit dem höheren Takt?