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USB协议架构及驱动架构.docx

时间:2017-06-03 20:55来源:网络整理 作者:USB开发频道 点击:

  

文档介绍:
1. USB 协议 1.1 USB 主机系统在 USB 主机系统中,通过根集线器与外部 USB 从机设备相连的处理芯片, 称为 USB 主机控制器。 USB 主机控制器包含硬件、软件和固件一部分。 1.2 USB 设备系统 USB 设备按功能分为两部分: 集线器(Hub) 和功能部件。从下图可知,主机通过根集线器连接到各种外围设备( 集线器和功能部件)。 1.3 主机和设备之间通信模型主机与设备之间的通信模型上图展示了 US B 主机和 US B 设备之间的数据传输过程。在设备端, USB 设备将非 USB 格式的数据进行打包处理,转换成 USB 格式的数据包, 然后传递到链路层, 经过硬件处理、传递到物理层, 由物理层通过 PHY 以数据流的形式传输到主机。 USB 主机在 USB 设备和 USB 主机之间发起的传输过程,稳为事务。每次事务以 2到3 个数据包的形式进行 USB 总线传输。每个数据包包含 2到3 个步骤: 1) USB 主机控制器向 USB 设备发出命令 2) USB 控制器和 USB 设备之间传递读写请求, 其方向取决于第一部分的命令是读还是写 3) 握手信号。 USB 主机控制器向 USB 设备发送事务类型请求,通过分组标识符来进行识别。 1.4 USB 分组标识主机和设备之间进行操作, 通过分组标识(PID) 来进行传输。数据包传输格式一般由: PID 、数据/ 控制信息、 CRC 校验码组成。常见的 PID 主要包括令牌、数据、握手等类型组成。 PID 码以特定的方式组成,如下表所示: PID 分组码是数据传输流程中的重要元素。无论硬件还是软件,都要对 PID 分组码进行分析,从而做出正确响应。 USB 主机和设备严格按照 PID 分组码信息进行信息交互。 1.5 数据包传输模式当 USB 设备连接到集线器, 集线器状态将发生相应的变化, 并将状态变化信息传递给 USB 主机。 USB 主机通过根集线器向 USB 设备发送命令,获取 USB 设备的各种信息,包含 USB 设备传输类型、 ID 号、 Product 、 USB 速度等信息。 USB 主机和 USB 设备之间的数据传输共有四种类型:控制传输、批量传输、中断传输和同频传输。与之对应, USB 主机和 USB 设备之间有四种事务:控制事务、批量事务、中断事务和同步事务。 1.5.1 批量(Bulk) 传输作用:主要用于非实时性传输,数据包较大而延时要求较低。特点:数据传输准备即可,采用批量传输模式的 USB 从机设备,如 U盘数据传输分三个阶段: a) 令牌阶段: 主机发送请求, USB 设备依据请求 PID 来判断 IN或 OUT 传输 b) 数据传输阶段: 依据令牌阶段的 IN或 OUT 传输,来决定数据传输为 DATA0 或 DATA1 来进行数据传输 c) 握手阶段: 接收信息的一方发送 ACK 信号以表示接收成功;若为 NAK ,表示发送失败; STALL 表示不可预知的错误 1.5.2 控制(Control) 传输作用: USB 传输过程必须支持的传输模式。 USB 主机为了获取设备描述符、 ID、 Product 等信息,向 USB 设备发送相应的 PID 命令。特点:唯一可以进行 IN/OUT 传输的传输模式。数据宽度: 控制传输方式可以以 8、 16 、 32 或 64 字节的数据进行传输, 这取决于设备的传输速度。 USB 主机和设备之间必须支持控制传输,通过端点 0 进行数据传输。控制传输分为令牌、数据传输和握手阶段。 1.5.3 中断传输事务作用:按照一定时刻轮询设备是否有中断传输请求特点:查询频率取决于端点的模式结构,从 1到 255ms 不等中断传输主要用于实时性要求非常高的从机设备,如键盘操纵杆和 Mouse 等传输过程也分为令牌阶段、数据传输和握手阶段 1.6 USB 描述符 USB 协议中共定义了以下四种描述符: 1) 设备描述符 2) 配置描述符 3) 接口描述符 4) 端点描述符其关系如下图所示: 1.6.1 设备描述符每个 USB 设备都有一个唯一的设备描述符,如下表所示: 1.6.2 配置描述符每个 USB 设备都有默认的配置描述符,支持至少一个接口,每个配置描述符如下表: 1.6.3 接口描述符设备应至少支持一个接口,如: 块传输数据接口, 部分设备可能支持其它的接口。复合设备可以支持额外接口,以支持音频和视频功能。标准中并没有定义此类接口。接口可能有多个可选设置, 主机将会检查每个可选的设置。 1.6.4 端点描述符

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