USB & TCP/IP INNOVATIS SYSTEMS 2006.

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1 USB & TCP/IP INNOVATIS SYSTEMS 2006

2 USB I. Historique et caractéristiques
II. Les avantages et inconvénients III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisation IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs couts INNOVATIS SYSTEMS 2006

3 Historique et caractéristiques
INNOVATIS SYSTEMS 2006

4 Historique 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 INNOVATIS SYSTEMS 2006

5 Applications Embarquées
Universal Serial Bus Télémesures, Diagnostic Applications Embarquées RS232 Parallèle PS/2 Auto détection & configuration (Plug&Play) Bus power 3 vitesses: Low- 1.5, Full- 12, High Megabits/second INNOVATIS SYSTEMS 2006

6 Caractéristiques 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. INNOVATIS SYSTEMS 2006

7 Caractéristiques NRZI Data Encoding
4-wire connection Differential Signaling VBUS D+ D- GND VBUS D+ D- GND ~ 5.0 V ~ 3.3 V NRZI Data Encoding Half duplex – data transmission can go in only one direction at a time Bus Power to each device: V Guaranteed 100 mA 500 mA maximum through negotiation INNOVATIS SYSTEMS 2006

8 Caractéristiques L’USB en fonctionnement :
Hub USB B 4.4 à 5.25v ! 500mA 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. INNOVATIS SYSTEMS 2006

9 Caractéristiques “A” Plug USB Host “mini-B” Plug “B” Plug
FS, HS Peripheral “B” Plug FS, HS Peripheral INNOVATIS SYSTEMS 2006

10 Caractéristiques Modes de transfert (12Mbps/480Mbps) :
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) INNOVATIS SYSTEMS 2006

11 Guaranteed Data Integrity
Caractéristiques Guaranteed Latency Guaranteed Data Integrity Interrupt Bulk Isochronous PIC18F4550 family supports all these transfer types. INNOVATIS SYSTEMS 2006

12 USB Pipes Small Pipe to each USB device (up to 127)
HOST PC Big USB Pipe 12Mb/s Small Pipe to each USB device (up to 127) Tiny Pipes (endpoints) This slide illustrates the idea of USB pipes. Tiny pipes connect up to USB endpoints, which we will look at next. INNOVATIS SYSTEMS 2006

13 Client Software <-> Function
In English, just to get the vocabulary Client Software <-> Function Client Software Host Buffers Data Flows Pipes Endpoints USB Device Interface INNOVATIS SYSTEMS 2006

14 Trame USB Slot Trame = 1ms BULK (Pas à l’échelle) Stereo Audio
Tx Voice Tx Line Interrupt, Low Speed Control, Trame = 1ms Stereo Audio Rx Voice Rx Line Slot SOF (Pas à l’échelle) Scanner INNOVATIS SYSTEMS 2006

15 In English, just to get the vocabulary and that will be the last one.
USB Peripherals PC will use VID/PID to look for a matching driver and load it. Mouse Data Glove External DVD Drive Ethernet Adapter Keyboard Joystick External Hard Drive Modem ICD2 Human Interface Device Class (HID) Mass Storage Device Class (MSD) Communication Device Class (CDC) Custom Class (Vendor Class) Microchip provides firmware subset for HID, CDC, and MSD. If you don't use your own VID, then 2 different devices will try to use the same driver, which is not good. Many more classes…. INNOVATIS SYSTEMS 2006

16 Les avantages et inconvénients
INNOVATIS SYSTEMS 2006

17 Avantages Vitesse de transfert élevée Couts des composants
Topologie de bus INNOVATIS SYSTEMS 2006

18 Inconvénients Apprentissage d’une nouvelle technologie
Longueur de câbles mais il existe des modules de remise en forme des signaux Il faut…… INNOVATIS SYSTEMS 2006

19 Les domaines d’application avec exemples d’utilisation
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20 RS232… Ce que l’USB vous apporte Domaine d’application:
Des vitesses de transfert plus élevées Une plus grande connectivité De la puissance (500 mA) Une topologie BUS Domaine d’application: Télémesure INNOVATIS SYSTEMS 2006

21 L’USB développement de périphériques :
Electronique «made in labo» Application Gestion du périphérique Interrupt / Isochrone / Bulk Pilote de périphérique EP.. (out, type,size) EP.. (In, type,size) Control OS USB pilote hôte USB End Point 0 Physique Physique INNOVATIS SYSTEMS 2006

22 L’USB développement de périphériques, solution 2 :
Electronique « made in CRTBT » Pilote « maison » : Problème de compétences en fonction des OS. Problème de pérennité… - Pilote générique commerciale « USBIO » Application Gestion du périphérique Interrupt / Isochrone / Bulk Pilote de périphérique Microcontrôleur (2000 lignes de C) + USB Transceiver Control OS USB pilote hôte Physique Physique INNOVATIS SYSTEMS 2006

23 L’USB développement de périphériques, solution 3 : HID
L’OS supporte en standard certains types de périphériques dits « HID » (Human Interface Devices). Par ex : clavier, souris, audio, modem, balance, etc Application Gestion du périphérique Interrupt / Isochrone / Bulk Pilote HID Microcontrôleur (>2000 lignes de C) + USB Transceiver Control OS USB pilote hôte Physique Physique INNOVATIS SYSTEMS 2006

24 Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts
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25 Outils Microchip PICDEM Full Speed USB
Cout : ~35 € PICDEM 2 PLUS + Programmateur (avec modification) Possibilité de connecter un PIC18F2450 Cout : ~130 € Compilateur C CCS Hi-Tech INNOVATIS SYSTEMS 2006

26 Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coûts
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27 USB…RS232 Une connectique USB avec la simplicité d’une liaison RS232
Module USB <-> RS232 Coté Host : Port Virtuel Cout : ~20 € FTDI USBMOD 1 et 3 INNOVATIS SYSTEMS 2006

28 USB Controller Solution CYPRESS : EZ-USB FX (CY7C646xx)
Solution NetChip Technology : NET2888 Solution FREESCALE Solution PHILLIPS : PDIUSBD11 INNOVATIS SYSTEMS 2006

29 USB µC Solution MICROCHIP : PIC18F2450 Solution CYPRESS : CY7C63001
Solution MOTOROLA : 68HC705JB3 INNOVATIS SYSTEMS 2006

30 Control, Interrupt, Bulk, Isochronous
Types de transferts PIC18F4550 Control, Interrupt, Bulk, Isochronous PIC16C7X5 Control and Interrupt INNOVATIS SYSTEMS 2006

31 Full-Speed & Low-Speed
Vitesse PIC18F4550 Full-Speed & Low-Speed PIC16C7X5 Low-Speed INNOVATIS SYSTEMS 2006

32 Enregistreur USB Plateforme : PIC18F2450
Device Class : HID -> Pas de pilote Firmware simple INNOVATIS SYSTEMS 2006

33 TCP/IP INNOVATIS SYSTEMS 2006

34 TCP/IP I Historique et caractéristiques
II. Les avantages et inconvénients III. Les domaines d’application avec exemples d’utilisation IV. Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs couts V. Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs couts INNOVATIS SYSTEMS 2006

35 TCP/IP Caractéristiques INNOVATIS SYSTEMS 2006

36 Qu’est-ce qui justifie l’emploi d’Ethernet ?
TCP/IP 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 = 1980) - Fiabilité, facilité de déploiement et d’interconnexion - Ethernet ► Internet : logiciels sur toutes les plates-formes (web, ftp…) 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 ! INNOVATIS SYSTEMS 2006

37 Pile TCP/IP : MICROCHIP
Couches Pile TCP/IP : MICROCHIP Couche Application DHCP SMTP* SNMP HTTP FTP Couche Transport UDP TCP ICMP Couche Internet IP Couche réseau PPP* SLIP ARP Couche physique Modem* USART Ethernet INNOVATIS SYSTEMS 2006

38 Communication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet
TCP/IP Communication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet Reliés par un câble Reliés par fibre optique Reliés par onde radio (Wifi) INNOVATIS SYSTEMS 2006

39 Transmission de données à 10 ou 100Mb/s sur une distance maxi de 100m
TCP/IP Communication entre 2 systèmes équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou 100BaseTx Reliés par un câble « CROISÉ » RX TX TX RX Transmission de données à 10 ou 100Mb/s sur une distance maxi de 100m INNOVATIS SYSTEMS 2006

40 TCP/IP Communication entre plusieurs systèmes équipés d’interfaces Ethernet 10BaseT ou 100BaseTX Concentrateur (HUB) ou commutateur (SWITCH) Câble « droit » Distance maxi = 2 x 100 m INNOVATIS SYSTEMS 2006

41 Coté client : Ethernet + TCP/IP au cœur du système…
Applications utilisateur www, ftp, telnet… Labview ! TCP/IP (Type = 0x800) UDP TCP ICMP ARP/RARP OS Ethernet Physique Ethernet INNOVATIS SYSTEMS 2006

42 Les domaines d’application avec exemples d’utilisation
TCP/IP Les domaines d’application avec exemples d’utilisation INNOVATIS SYSTEMS 2006

43 TCP/IP Application déportée INNOVATIS SYSTEMS 2006

44 Exemple : Serveur WEB PC : MPLAB® IDE for ICD2 Internet explorer ICD 2
Câble RJ-11 Câble USB Câble CAT-5 Croisé Connection Ethernet dsPICDEM.net™ INNOVATIS SYSTEMS 2006

45 Electronique piloté avec un navigateur WWW et du HTML
TCP/IP Electronique piloté avec un navigateur WWW et du HTML Electronique « made in labo » Application logicielle spécifique HTML Serveur WWW OS avec TCP/IP Interface Ethernet Ethernet INNOVATIS SYSTEMS 2006

46 Electronique piloté avec un navigateur WWW avec JAVA
TCP/IP Electronique piloté avec un navigateur WWW avec JAVA Electronique « made in labo » Application logicielle spécifique Applet Serveur WWW TCP / UDP OS avec TCP/IP Interface Ethernet Ethernet INNOVATIS SYSTEMS 2006

47 Electronique piloté avec une application Labview, Delphi, Java…
TCP/IP Electronique piloté avec une application Labview, Delphi, Java… Electronique « made in labo » Interface Ethernet OS avec TCP/IP Application logicielle spécifique TCP / UDP Ethernet INNOVATIS SYSTEMS 2006

48 Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coûts
TCP/IP Revu du matériel disponible dans le commerce et leurs coûts INNOVATIS SYSTEMS 2006

49 TCP/IP <-> Bus série
BECK : SC12 / SC13 ADVANTECH : EVA-SOM1610 RABBITCORE : RCM3000 LANTRONIX : Xport DIGI : DIGICONNECT INNOVATIS SYSTEMS 2006

50 Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs coûts
TCP/IP Les outils nécessaires à la mise en œuvre et leurs coûts INNOVATIS SYSTEMS 2006

51 Solutions Microchip TCP/IP
Pile TCP/IP de MICROCHIP (gratuite) MAC, IP, ARP, ICMP, TCP, UDP, HTTP, FTP, DHCP, MPFS Portable sur les PIC18 Indépendant de RTOS Full TCP state machine PICDEM.net™ INNOVATIS SYSTEMS 2006

52 Ethernet PICtail™ #AC164121:
TCP/IP Ethernet PICtail™ #AC164121: PICDEM HPC Explorer PICDEM LCD Future PICDEMTM II+ PICDEM FS USB Ethernet PICtailTM PICDEM Z INNOVATIS SYSTEMS 2006

53 Simplicité MCU INT, WOL ~4 euros ~4 Euros INNOVATIS SYSTEMS 2006

54 Serveur Web Control à distance de tous types d’appareils
TCP/IP Serveur Web Control à distance de tous types d’appareils Téléchargement d’informations (mesures capteurs) INNOVATIS SYSTEMS 2006

55 Table ronde INNOVATIS SYSTEMS 2006