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线缆
USB 是一种支持热拔插的高速串行传输总线#xff0c;使用一对#xff08;两根#xff09;差分信号来传输数据#xff0c;半双工。要求使用屏蔽双绞线。
供电
USB 支持 “总线供电” 和 “自供电” 两种供电模式。在总线供电方式下#xff0c;设备最多可…体系简介
线缆
USB 是一种支持热拔插的高速串行传输总线使用一对两根差分信号来传输数据半双工。要求使用屏蔽双绞线。
供电
USB 支持 “总线供电” 和 “自供电” 两种供电模式。在总线供电方式下设备最多可以获得 500mA 的电流。
兼容
向下兼容 USB1.0低速USB1.1全速
速度
低速 1.5Mbps全速12Mbps高速 480Mbps
USB 体系组成
USB 体系包括 “主机”、“设备”、“物理连接” 三个部分。 主机是一个提供 USB 接口及接口管理能力的硬件、软件及固件的复合体可以是 PC也可以是 OTG 设备一个 USB 系统中仅有 1 个USB 主机。 USB 设备包括 USB 功能设备和 USB HUB最多支持 127 个设备。 物理连接指 USB 传输线。
地址
一个 USB HOST 支持 128 个地址地址 0 作为默认地址只在设备枚举期间临时使用而不能被分配给任何一个设备。因此一个 USB HOST 最多可以支持 127 个设备。 但是如果要连接 127 个设备必须要用到 USB HUBUSB HUB 也是占用地址的所以实际支持的 USB 设备数量小于 127。
拓扑
USB 体系采用分层的星型拓扑来连接所有 USB 设备以 HOST-ROOT HUB 为起点最多支持 7 层也就是说最多允许 5 个 USB HUB 级联。
ROOT HUB
ROOT HUB 是一个特殊的 USB HUB它集成在主机控制器里不占用地址。
复合设备
复合设备可以占用多个地址。所谓复合设备其实就是把多个功能设备通过内置的 USB HUB 组合而成的设备比如带麦克风的 USB 摄像头。
轮询广播
USB 采用轮询的广播机制传输数据所有的传输都由主机发起任何时刻整个 USB 体系内仅允许一个数据包进行传输所有设备看到的数据包都是被同一广播的数据包。
数据包
USB 采用 “令牌包” - “数据包” - “握手包” 的传输机制在令牌包中指定数据包去向或来源的设备地址和端点Endpoint从而保证了只有一个设备对被广播的数据包/令牌包 做出响应握手包表示了传输的成功与否。 “数据包” 是 USB 总线上数据传输的最小单位包括 SYNC、数据和 EOP 三部分。其中数据以 8 位的 PID 开始PID 指定了数据包的类型共 16 种。令牌包即 PID 为 IN/OUT/SETUP 的包。
端点
端点Endpoint是 USB 设备中可以进行数据收发的最小单元支持单向或双向的数据传输。 设备支持端点的数量是有限制的除默认端点外低速设备最多支持 2 组端点2 输入2 输出高速和全速设备最多支持 15 组端点。
管道
管道Pipe是主机和设备端点之间数据传输的模型共有两种类型的管道无格式的流管道Stream Pipe、有格式的信息管道Message Pipe。 任何一个 USB 设备一旦上电就存在一个信息管道即默认的控制管道USB HOST 通过该管道来获取设备的描述、配置、状态并对设备进行配置。
接口
一个设备可能有一个或多个接口。复合设备具有多个接口驱动中是只认接口不认设备的一个驱动程序对应一个接口。一个包含两个接口的复合设备如电子琴包含键盘接口和扬声器接口那么就会有两个驱动与该设备对应即键盘驱动和扬声器驱动 一个接口可能有一个或多个端点
枚举
USB 设备连接到 HOST 时HOST 必须通过默认的控制管道对其进行枚举完成获得设备描述、进行地址分配、获得配置描述、进行配置等操作后方可正常使用。USB 的即插即用特性依赖于此。 枚举是 USB 体系中一个很重要的活动由一系列标准请求组成若设备属于某个子类还包含该子类定义的特殊请求。 通过枚举HOST 可以获得设备的基本描述信息如 USB 版本PID、VID、设备分类Class、供电方式、最大消耗电流、配置数量、各种类型端点数量、传输能力、最大包长度。HOST 根据 PID 和 VID 加载设备驱动程序并对设备进行合适的配置。 只有经过枚举的设备才能正常使用。 对于总线供电的设备在枚举完成前最多可从总线获取 100mA 的电流。
标准请求
USB 设备通过管道和 HOST 通信在默认控制管道上接受并处理以下 3 种类型的请求
标准请求一共有 11 个标准请求如得到设备描述、设置地址等。所有 USB 设备必须支持这些请求。HOST 通过标准请求来识别和配置设备。类Class请求USB 还定义了若干个子类如 HUB 类、大容量存储器类等。不同的类又定义了若干类请求该类设备应该支持这些类请求。设备所属类在设备描述符中得到。厂商请求这部分请求并不是 USB 规范定义的而是设备生产商为了实现一定的功能而自己定义的请求。
HUB PORT
HUB 的上行 PORT 面向 HOST下行 PORT 面向设备。 在下行 PORT 上提供了设备连接检测和移除检测的能力并给各下行 PORT 供电。 HUB 可以单独使能各下行 PORT不同 PORT 可以工作在不同的速度等级。
HUB 的组成
HUB 由重发器Repeater、转发器Transaction Translator以及控制器Controller三部分组成。 重发器是上行 PORT 和下行 PORT 之间的一个协议控制的开关负责数据包的重生与分发。 控制器负责和 HOST 通信HOST 通过 HUB 类请求和 HUB 控制器通信获得关于 HUB 本身和下行 PORT 的 HUB 描述符进行 HUB 和下行 PORT 的监控和管理。 转发器提供了从高速和全速/低速通信的转换。
分发
HUB 从上行 PORT 接收到的数据包需要向所有使能的下行 PORT 发送即广播。
通信
宏观上看是在 HOST 和 USB 功能设备之间进行 微观上看是在应用软件的 Buffer 和 USB 设备端点的 Buffer 之间进行。
