USB - Estrutura de Software

Uma Visão Geral do Funcionamento

Quanto à organização das camadas de software necessárias para operar-se um dispositivo, o sistema USB HOST é composto por vários níveis de hardware e programas, conforme mostrado na Figura 1.

Figura 1: Camadas de software necessárias para operarem-se dados via USB.

Conforme a Figura 1 indica, um aplicativo requer o acesso a um periférico USB da forma padrão, como é feita para os periféricos comuns: chama funções da API.

Num segundo estágio, a API chama rotinas do driver Cliente do periférico USB instalado. Este driver traduz os comandos da API para comandos USB. O driver Cliente é geralmente parte do sistema operacional ou vem instalável com o dispositivo USB.

A terceira camada de software indicada é o driver USB (USBD), que é aquela que dá ao sistema operacional o suporte ao USB.

A quarta camada de interesse é o driver do controlador HOST (HCD), que funciona a nível de Kernel do sistema operacional. O HCD provê o nível de software entre o hardware do controlador HOST e o USBD. É esta camada que realiza os acessos de I/O necessários para a operação do dispositivo USB. O HCD interpreta as chamadas do USBD e constrói uma lista de estruturas, um descritor de transferências, uma fila principal e um buffer de dados para o controlador HOST.

A Figura 1 apresenta também duas camadas de hardware.

A primeira delas é o Controlador HOST (HC), que é o circuito onde serão feitas as conexões de todos os dispositivos USB. Tal circuito executa eletronicamente os comandos programadas pelo HCD, além de registrar o estado das transações do USB. Sua operação é gerenciada pelo HCD.

A segunda delas é constituída pelo conjunto de Dispositivos USB conectados, que são os periféricos que usam esse tipo de barramento.

Uma característica extremamente inovadora do USB é a possibilidade de conectar-se um novo dispositivo durante a execução do aplicativo. Neste caso, o controlador HOST detecta a conexão e envia uma mensagem ao HCD para avisá-lo do fato. Em seguida, o HCD faz a mesma notificação ao driver USB (USBD). Este, então, inicializa o driver cliente do periférico conectado e, em seguida, torna-o operacional, de forma que o aplicativo já possa dispor de seus recursos. Tal seqüência está ilustrada na Figura 2.

Figura 2: Seqüência de eventos desde a conexão da placa até a inicialização dos drivers.