ユニバーサル シリアル バス コントローラーとは何ですか?

ユニバーサル シリアル バス コントローラーは、外部デバイスを接続するためのシリアル バス規格である USB (ユニバーサル シリアル バス) コントローラーを指します。USB は、他のインターフェイス規格に徐々に取って代わる新興のデータ通信方式です。コンピュータと外部デバイス間の接続と通信。

このチュートリアルの動作環境: Windows 10 システム、DELL G3 コンピューター。

ユニバーサル シリアル バス コントローラーとは何ですか?

ユニバーサル シリアル バスとは何ですか?

ユニバーサル シリアル バス (USB) はシリアル バス規格です。外部デバイスの接続に使用されます。コンピュータで広く使用されていますが、セットトップ ボックスやゲーム機でも使用できます。補足規格 (On-The-Go) により、ポータブル デバイス間で直接データを交換するために使用できます。

ユニバーサル シリアル バス コントローラーのドライバーは、Intel によって開発されたユニバーサル シリアル バス アーキテクチャである USB ポート ドライバーです。

名前が示すように、ユニバーサル シリアル バス コントローラー、それがUSBコントローラーです。

簡単な紹介

ユニバーサル シリアル バス (USB) は、他のインターフェイス規格に徐々に取って代わる新興のデータ通信方式であり、コンピュータ会社と企業が共同で策定しました。 1995 年に Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom などの通信会社に採用され、徐々に業界標準が形成されました。

USBバスは、高速シリアルバスとして非常に高い伝送速度を備え、高速データ伝送というアプリケーション環境の要求に応えられるとともに、簡易電源(バスパワー駆動可能)と、便利なインストールと構成 (プラグアンドプレイとホットスワップをサポート)、シンプルな拡張ポート (ハブを介して最大 127 個の周辺機器を拡張可能)、多様な伝送方式 (4 つの伝送モード)、優れた互換性 (製品後の下位互換性)アップグレード）など。ユニバーサル シリアル バス (USB) は、その発表以来、シリアル ポートやパラレル ポートの置き換えに成功し、21 世紀の多くのコンピュータやスマート デバイスにとって標準拡張インターフェイスおよび必須インターフェイスの 1 つとなりました。 USB4.0バージョン。

拡張知識

各 USB には次の層を含むホストが 1 つだけあります:

バス インターフェイス

USB バス インターフェイスは、電気層とプロトコル層の相互接続を処理します。相互接続の観点から見ると、同様のバス インターフェイスがデバイスとホスト (シリアル インターフェイス マシン (SIE) など) の両方によって提供されます。 USB バス インターフェイスはホスト コントローラーによって実装されます。

USB システムは、メイン コントローラーを使用してホストと USB デバイス間のデータ送信を管理します。メイン コントローラーとの間のインターフェイスは、メイン コントローラーのハードウェア定義によって異なります。同時に、USB システムは帯域幅やバス エネルギーなどの USB リソースの管理も担当し、顧客が USB にアクセスできるようにします。 USB システムには、次の 3 つの基本コンポーネントもあります。

ホスト コントローラー ドライバー (HCD) これは、さまざまなホスト コントローラー デバイスを USB システムにマッピングできます。 HCD と USB の間のインターフェイスは HCDI と呼ばれます。特定の HCDI は、さまざまなホスト コントローラーをサポートするオペレーティング システムによって定義されます。ユニバーサル ホスト コントローラー ドライバー (UHCD) はソフト構造の最下部にあり、ホスト コントローラーを管理および制御します。 UHCD は USB ホスト コントローラーとの通信と制御を実装しており、システム ソフトウェアの他の部分からは隠されています。システム ソフトウェアの最上位レベルは、UHCD のソフトウェア インターフェイスを介してメイン コントローラーと通信します。

USB ドライバー (USBD) UHCD ドライバーの上にあり、既存のデバイス ドライバー設計の要件を満たすドライバー レベルのインターフェイスを提供します。 USBD は、特定のパイプ (Pipe) を介してデータを転送するための要件で構成される、I/O リクエスト パケット (IRP) の形式でデータ転送アーキテクチャを提供します。さらに、USBD を使用すると、クライアントはデバイスの抽象化を提示して、抽象化と管理を容易にすることができます。抽象化の一部として、USBD にはデフォルトのパイプがあります。標準 USB 制御用のすべての USB デバイスへのアクセスを提供します。デフォルトのパイプは、USBD と USB デバイス間の通信のための論理チャネルを記述します。

ホスト ソフトウェア

一部のオペレーティング システムでは、USB システム ソフトウェアが提供されていません。これらのソフトウェアは本来、構成情報とロード構造をデバイス ドライバーに提供するために使用されます。これらのオペレーティング システムでは、デバイス ドライバーは USBDI (USB ドライバー インターフェイス) 構造に直接アクセスするのではなく、提供されたインターフェイスを適用します。

USB クライアント ソフトウェア

ソフトウェア構造の最上位に位置し、特定の USB デバイス ドライバーの処理を担当します。クライアント層は、デバイス上で直接動作するすべてのソフトウェア エントリを記述します。デバイスがシステムによって検出されると、これらのクライアント プログラムは周辺ハードウェアに直接作用します。この共有機能は、クライアントとそのデバイスの間に USB システム ソフトウェアを配置します。そのため、クライアント プログラムは、クライアント上の USBD によって形成されたデバイス イメージに基づいてソフトウェアを処理する必要があります。

ホストの各層には次の機能があります。

接続された USB デバイスと取り外された USB デバイスを検出します。

ホストと USB デバイス間のデータ フローを管理します。

USB ステータスとアクティビティ統計を接続します。

ホスト コントローラーと USB デバイス間の電気インターフェイス (限られたエネルギー供給を含む) を制御します。

HCD は、ホスト コントローラーの抽象化と、USB 経由で転送されるデータに対するホスト コントローラーの視点の抽象化を提供します。 USBD は、USB デバイスの抽象化と、USBD クライアントと USB 機能間のデータ転送の抽象化を提供します。 USB システムは、クライアントと機能間のデータ転送を容易にし、USB デバイスへの標準化されたインターフェイスの制御ポイントとして機能します。 USB システムはバッファ管理機能を提供し、データ転送をクライアントおよび機能要件に同期させることができます。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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