Bulk обеспечивает передачу данных с подтверждением и повторной передачей в случае возникновения ошибок (гарантированная доставка). При этом данные передаются потоком один пакет вслед за другим. Каждый bulk endpoint в устройстве имеет тип IN либо OUT и соответственно предназначен для передачи данных только в одном направлении. Ответ NACK от устройства на token пакет означает что пакет получен без ошибок оно еще не готово к приему или передаче данных и поэтому хосту следует повторить попытку через некоторе время.

Для каждого типа передачи выделяют два типа транзакций IN (передача пакетов от устройства к хосту) и OUT (передача данных от хоста к устройству). Однако в зависимости от типа (bulk, isochron, control, interrupt) протокол обмена пакетами данных может существенно отличаться. Рассмотрим подробнее каждый из типов.

Split-транзакции в USB предназначены для использования между хостом и HUB устройствами.

Все пакеты начинаются с поля SYNC, которое служит для того, чтобы устройства могли синхронизировать свой внутренний счетчик битов с передаваемым пакетом. Для этого используется последовательность, содержащая максимальное количество переходов между уровнями логических нуля и единицы. Для используемой NRZI кодировки при передаче байтов (подробнее в главе про электрические характеристики) в качестве такой последовательности используется строка "KJKJKJKK".
Кроме того каждый пакет в зависимости от типа (и соответственно назначения) может содержать следующую информацию: 4-х битовый идентификатор пакета (PID), семибитный адрес устройства, четырехбитовый номер логического канала (endpoint), данные содержимого пакета, контрольную сумму CRC, одиннадцатибитовый циклический номер фрейма (только для SOF пакетов).
Идентификатор пакета всегда следует за SYNC и является обязательным атрибутом пакета. Вслед за PID предается его собственная (независимая от CRC) четырехбайтовая контрольная сумма. В зависимости от типа пакета и версии реализации USB, возможные значения PID

Хост инициирует передачу данных устройствам (OUT) или от устройств (IN) при помощи специального пакета, называемого Token-пакет. Этот пакет содержит адрес устройства которое должно получить или передать данные и номер логического канала (endpoint-a) внутри этого устройства. Устройство может подтвердить готовность при помощи пакета АСК (acknowledge) или сообщить хосту том, что оно еще не готово для передачи или приема очередного пакета. В случае если требуется получить данные от устройства (IN-транзакция), хост может попытаться сделать это еще раз позднее. При передаче данных от хоста к устройству (OUT-транзакция) если по причине неготовности принять данные устройство вернет NACK, хост должен будет повторить псосылку пакета через некоторое время. В случае USB1.0 если устройство окажется неготово несколько раз подряд, каждый раз хост будет передавать последний непринятый этим устройством пакет, тем самым занимая время от таймслота, которое могло бы быть использовано для связи с другим устройствами! В USB2.0 эта проблема решается при помощи Ping-пакетов, позволяющих узнать готово ли устройство к приему данных для выбранного логического канала без передачи самих данных. Эта особенность относится в первую очередь к асинхронной передаче bulk, для изохронной передачи (isochron) в силу того, что нет подтверждения передачи (handshake) подобная ситуация возникнуть не может.
Низкоскоростные устройства (low speed 1.5Mbit/sec) могут использовать только control и interrupt транзакции, которые в целом ведут себя аналогично OUT и IN транзакциям типа bulk. При передаче пакетов для более быстрых устройств (full speed USB 1.0 и high speed USB2.0) HUB-устройства не передают эти пакеты через порты, к которым подключены low speed устройства. При этом когда передаются данные для самих low speed устройств в составе пакетов используется еще специальный префикс, позволяющий HUB-ам определить что пакет следует ретранслировать на низкой скорости.
Подтверждение передачи происходит при помощи handshake пакетов: АСК, NACK, STALL. Хост никогда не может послать устройству NACK, вместо этого он просто не посылает никакого handshake пакета! Устройство может вернуть пакет STALL если произошла ошибка, требующая вмешательства хоста для переинициализации какого-либо ресурса в этом устройстве, связанного с логическим каналом в устройстве, для которого предназначался пакет.

Передача всех пакетов по шине USB, как уже говорилось, происходит по команде хоста, начало каждого таймслота, называемого frame, маркируется посылкой хостом специального пакета SOF (statrt of frame). Подключенные к шине устройства могут использовать SOF для коррекции свомх внутренних часов. Длительность таймслота (фрейма) USB1.0 составляет 1 миллисекунду, таймслоты USB2.0 принято называть микрофреймами (microframe), их длительность составляет 125 микросекунд. Для достижения совместимости обоих стандартов HUB-устройства USB2.0 и используют механизм конверсии транзакция при передаче данных между хостом и устройствами USB1.0 (то есть устройствами использующими скорости low spee и full speed).

В результате процедуры Tree identification происходит локальное определение топологии шины, то есть устанавливаются связи соседних узлов и ля каждого узла задается направление к вершине дерева в сторону одного из соседних узлов.

При передаче сигналов по шине IEEE 1394 все устройства используют механизм арбитража, реализованный на аппаратном уровне. Таким образом достигается разделение между ними проводного канала связи по времени.

В отличие от USB шина IEEE 1394 не имеет заранее выделенного управляющего узла и функции такового после того как шина окажется сконфигурированной могут быть распределены между несколькими устройствами на шине. Важно отметить то, что в случае отсутствия устройств,
способных выполнять некоторый функции сама шина останется работоспособной, но эти функции останутся недоступными. Так же важен то факт что любое подключение или отключение устройства способно разрешить или наоборот запретить выполнение той или иной функции каким-либо из подключенных устройств. Поэтому шина должна автоматически перераспределить функции управления ей самой между имеющимися устройствами.

В отличие от USB, шина FireWire проектировалась как шина для объединения потенциально равноправных устройств ни одно из которых изначально не является выдкленным устройством - компьютером с большим количеством памяти, высоким быстродействием способным взять на себя все функции по управлению ниной (хотя в настоящее время к FireWire можно подключить несколько компьютеров одновременно). Шина должна была обеспечивать высокие скорости, достаточные для передачи по ней аудио и видео потоков данных. Именно эти ее свойства и стали причиной того, что FireWire получила столь широкое распространение в мире любительских и профессиональных видеокамер Sony. А способность транслировать изображение на несколько принимающих устройств одновременно, не занимая для каждого из них дополнительной полосы пропускания сделали FireWire поистине уникальным решение для передаче телевизионных и других видеосигналов между устройствами цифровой видеостудии.

Управление шиной

В силу того, что FireWire изначально проектироваласть как шина для передачи видео и аудиопотоков между различными устройствами независимо от наличия компьютера, в настоящее время количество существующих устройств использующих изохронную передачу данных по этой существенно больше чем количество таковых для USB. К числу таких устройств относятся например видеокамеры производства Sony (некоторые из которых мы собираемся описать более подробно в следующих главах), некоторые устройства сбора данных например производства московской фирмы ЗАО "Инструментальные системы". Последние могут быть интересны специалистам в области промышленных и научных измерений, а так же систем связи.

Изохронная передача по USB до сих пор считается "не тривиальным делом" на уровне ПО. И до сих пор USB устройства не всегда используют ее в тех случаях когда это было бы логично. Примером тому в частности могут служить столь распространенные WEB-камеры Logitech QuickCam, а так же некоторые CD/DVD RW производства Sony. Те и другие используют асинхронный режим передачи данных. В случае с \¥ЕВ=камерами это вобщем-то оправданное упрощение конструкции в силу того, что WEB-камеры как правило работают в условиях довольно медленной связи по интернет и речь о каком-то realtime как правило не идет. В случае же с устройствами записи на оптичиские диски при некоторых учловияхиспользование асинхронной передачи может быть причиной того, что устройство не успеет вовремя получить от компьютера необходимый объем данных и оптический носитель информации (так называемая "болванка") может быть безвозвратно непрочен. Решением проблемы в этом случае может быть программное переключение устройства в режим когда процесс записи будет осуществляться на более низкой скорости. Подобная неприятная ситуация может возникнуть как в случае чрезмерной загруженности шины USB другими устройствами, так и в случае когда host-контроллер USB компьютера является недостаточно быстрым так как соответствует более ранней спецификации USB1.0 или USB1.1.
В случае если бы устройство использовало изохронную передачу, то подобная ситуация не могла бы иметь место в силу того что шина просто не смогла бы сконфигурировать устройство для для работы со скоростью изохронной передачи необходимой для слишком высоких скоростей записи на оптичекий диск, таких что скорость подкачки по шине была бы недостаточной. Шина автоматически бы обнаружила нехватку полосы пропускания для передачи с высокой скоростью.
Положение с изохронной передачей вероятно изменится когда большее распространение получит скоростная шина USB2.0. В настоящее время многие выпускаемые компьютеры комплектуются host-контроллером USB2.0, однако число устройств, поддерживающих работу по USB2.0 невелико по сравнению с числом таковых для USB 1.0.

Модель передачи данных

В отличие от USB разъемы и кабели FireWire могут как иметь провода для передачи питающего напряжения по шине так и не иметь их. В случае если провода для передачи питания имеются их общее количество составляет 6 (а не 4 как для USB). Аналогично, два провода предназначены для передачи питающего напряжения и четыре провода предназначены для передачи сигналов. Шестипроводные разъемы имеют размеры примерно 5.5 на 11 миллиметров, четырехпроводные примерно 5.5 на 3.5 миллиметров.

Четыре сигнальных провода объединены по два и носят названия ТРА и ТРВ (Twisted pair А и В соответственно). При передаче устройства используют ТРА для передачи дифференциального строба, а ТРВ для передачи дифференциального сигнала сигнала. При приеме сигнала - все наоборот. Сигнальные провода так же как и в случае USB выполнены в виде экранированной витой пары.
Кабели имеют на обоих концах разъемы типа "вилка", а устройства разъемы типа "розетка". При этом для соединения устройств имеющих розетки с разным числом проводов (4 и 6) используются кабели с соответствующими вилками, при этом 2 провода отвечающих за подачу питания на одном конце кабеля остаются незадействованными на другом. В нутри кабеля ТРА и ТРВ меняются местами и приходят соответственно на другую пару разъемов вилки на противоположном конце. Цвета проводов следующие: земля -черный, питающее напряжение - белый, ТРА - оранжевый и голубой, ТРВ - красный и зеленый. Разъемы устроены так, что при подсоединении их друг к другу контакты проводов, отвечающих за питание соединяются раньше чем контакты провода, отвечающих за передачу сигналов.
Так же как и в случае с USB вставить по ошибке вилку в розетку другой стороной невозможно.

Разъемы типа "А" должны быть направлены от USB устройства к хосту (компьютеру). Конструктивно вилки и гнезда розеток имеют поперечные размеры 12 на 4.5 миллиметров и могут соединятся друг с другом единственным правильным способом. То есть неправильно вставить вилку в розетку невозможно. При соединении вилка заходит в розетку на глубину примерно 8 миллиметров. Розетки подобного типа мы можем найти с обратной стороны многих современных компьютеров.

Устройства USB и Fire Wire предназначены в частности для того, чтобы при необходимости их можно было быстро и просто подключать и отключать друг от друга и от компьютера. При этом должен обеспечиваться хороший электрический контакт и устойчивость к износу от частого использования разъемов. Провода, соединяющие устройства могут быть достаточно длинными и находиться в области возможных электромагнитных помех от различных источников. Поэтому те и другие сконструированы с учетом этих требований.