Тема 5.5 Принцип работы USB-модемы

Universal Serial Bus (USB) -первая удачная попытка создания универсального интерфейса для подключения всех внешних периферийных устройств к персональному компьютеру. Сегодня подавляющее большинство современных компьютеров имеет хотя бы два порта USB. И хотя старые интерфейсы все еще удерживают позиции, недалек тот день, когда они навсегда исчезнут.
Так как модемы для подключения к терминальному узлу, в качестве которого мы обычно используем компьютер, используют асинхронный последовательный интерфейс RS-232, шина USB для них подходит как нельзя лучше. Обладая сходными принципами работы, она дает большую скорость обмена данными (до 12 Мбит/с для нынешней версии 1.1, до 480 Мбит/с для версии 2.0) и возможность "горячего" подключения. Доля компьютеров с этим интерфейсом постоянно растет, контроллеры дешевеют, поэтому и неудивительно, что USB-модемов с каждым днем становится все больше и больше.
Идея использовать шину USB вместо интерфейса RS-232 не нова и с успехом применяется во многих моделях различных производителей, например, в хорошо известном у нас ZyXEL Omni 56K Plus. В таком варианте USB выступает только в роли канала, по которому в модем и из модема поступают команды и данные. Внутри такой модем остается законченной системой со своими процессорами, памятью (постоянной и оперативной) и другой цифровой и аналоговой начинкой. Фактически эволюции подвергается только интерфейс между модемом и терминалом. Но ведь шина USB способна на большее. Она может стать внутренней шиной модема.
Вы, наверное, знаете, что такое софт-модем. Это устройство, которое реализует один из методов радикального снижения стоимости модема. Большинство выпускаемых сегодня внутренних модемов не имеют некоторых необходимых элементов, например, управляющего контроллера или DSP-процессора. Функции этих узлов выполняются программно с помощью драйверов. С помощью шины PCI или AC-Link (для AMR-модемов) подготовленные к выводу в линию данные поступают в софт-модем, которому нужно всего-навсего преобразовать их в аналоговую форму. То же самое - в обратном направлении. Если же модем бесконтроллерный, то есть имеет на борту DSP-процессор, то обработкой сигнала он занимается сам, отводя процессору роль управляющего контроллера (AT-команды, сжатие и т.д.).
Конечно, на качестве связи такое распределение ролей отражается отрицательно. Сложный процесс подавления "эха", нейтрализации нелинейных и импульсных помех и прочих последствий прохождения сигнала по аналоговым линиям (особенно нашим) далеко не всегда удается реализовать программно. Зато количество деталей у такого устройства заметно меньше, чем у полноценного модема, а значит, оно будет дешевле как минимум вдвое.
Так вот, шина USB благодаря высокой пропускной способности способна справиться с ролью внутренней шины, связывающей реальные компоненты модема и эмулируемые системой. При этом она способна обеспечить эти компоненты необходимым питанием, благо их в софт-модеме немного. В итоге мы получаем внешний софт-модем - дешевый, компактный и мобильный.
Тайваньская компания Acorp Electronics хорошо известна в нашей стране в основном своими недорогими материнскими платами и модемами. M-56EUS - внешняя USB-модель, выполненная на базе чипсета Conexant RHP56D R6789. Его схема, взятая с сайта производителя, на рисунке. Как видите, это бесконтроллерный модем: роль управляющего контроллера выполняет его драйвер, который "общается" с аппаратным DSP-процессором посредством шины USB. Тем самым достигается разумное снижение цены без ущерба функциональности. Это - теория, а теперь переходим к практическому исследованию этого модема.
Внешне M-56EUS напоминает обычную "мышь", так как имеет похожую форму и такие же геометрические размеры. Сверху расположены два светодиода - один сигнализирует о подаче напряжения (модем не использует отдельного блока питания, ему достаточно шины USB), другой - об активности (прием-передача данных). Сзади имеется только два разъема - для подключения USB-кабеля и телефонного провода. Больше ничего не предусмотрено, хотя мне доподлинно известно, что чипсет RHP56D поддерживает работу в режиме спикерфона. Видимо, создатели модема стремились максимально упростить свое детище, ориентируясь на пользователей, которым он нужен исключительно для доступа в Интернет.
Драйверы, размещенные на компакт-диске, имели версию 9.5.2.166.003. Как и у других бесконтроллерных модемов Conexant, в них присутствует поддержка DOS (при работающей Windows, конечно), обеспеченная драйверами фирмы Pacific CommWare. Инсталляция не вызвала никаких трудностей, модем отлично опознавался при подключении к USB-порту и сразу же был готов к работе. Было проверено несколько материнских плат на разных чипсетах, и во всех случаях проблем не возникло.
Мои испытания не претендуют на фундаментальность и большую точность, так как никакого специального оборудования для тестирования я не имею. Скорее, это субъективная оценка. Итак, я провел несколько сеансов связи с белорусским провайдером "Соло", в том числе на модемных пулах с цифровыми модемами, поддерживающими протокол V.90. Как и ожидалось, ничего выдающегося в плане легкости соединения и надежности удержания линии модем M-56EUS не показал. Во-первых, процесс соединения сопровождается "замираниями" системы на несколько секунд (компьютер не реагирует на нажатия клавиш и движения мыши), то же самое иногда появляется и в процессе работы. Видимо, это связано с работой драйверов. Правда, такое явление часто наблюдается и у других софт-модемов. Во-вторых, связь по V.90 (56k) мне удалась всего пару раз, так как на моей линии только модемы ZyXEL способны устойчиво держать связь нас скорости выше 33600. Зато на V.34bis (33600) М-56EUS держался молодцом - не в пример другим софт-модемам: связь устанавливалась с первого раза, держалась часами, скорость прокачки немного падала, но это в пределах нормы для модемов с чипсетами Conexant.
В общем, модем Acorp M-56EUS свои деньги отрабатывает. Как мне показалось, он обеспечивает качество связи, сравнимое с другими модемами на чипсетах Conexant. Как-никак у него есть DSP-процессор, как и у полноценных внешних аппаратов. К сожалению, наличием дополнительных возможностей он похвастаться не может - всего два светодиода, два входа-выхода, тихий и "писклявый" динамик, не слишком стабильные драйверы. Это обычная плата за компактность и дешевизну.