Кодирование данных на шине USB

Данные по шине USB передаются битовыми последова­тельностями. Все данные кодируются с помощью метода, называемого NRZI (Non Return to Zero Invert - метод без возврата к нулю инвертированный).

Вместо кодирования логических уровней как уровней напряжения USB оп­ределяет логический 0 как изменение напряжения, а логическую 1 как не ­изменение напряжения. Если текущий бит имеет значе­ние 0, то текущий потенциал представляет собой инверсию потенциала пре­дыдущего бита, независимо от его значения. Если же текущий бит имеет значение 1, то текущий потенциал повторяет предыдущий.

Очевидно, что если данные содержат нули, то приемнику и передатчику достаточно легко поддерживать синхронизацию — уровень сигнала будет постоянно меняться. А вот если данные содержат длинную последователь­ность единиц, то уровень сигнала меняться не будет, и возможна рассинхронизация. Следовательно, для надежной передачи данных нужно исклю­чить из кодов слишком длинные последовательности единиц. Это действие называется стаффинг (Bit stuffing): после каждых шести единиц автоматиче­ски добавляется 0 (рис. 2.10).

Рис. 5.21 Кодирование данных на шине USB

Цель кодирования: убрать постоянную составляющую для уменьшения потребления энергии, а также повысить надежность передачи.

Легко проверить существует только три возможных байта с шестью последо­вательными единицами: 00111111, 01111110, 11111100.

Стаффинг может увеличить число передаваемых бит до 17%, но на практике эта величина значительно меньше.

Для устройств, подключаемых к шине USB, кодирование происходит про­зрачно: USB - контроллеры производят кодирование и декодирование автома­тически. Конечно, кодирование данных затрудняет отладку схем с помощью осциллографа, но, с другой стороны, значительно повышает надежность пе­редачи данных.