如果您剛開始接觸USB,,那么了解一些USB術(shù)語將很有幫助,。本文介紹了基本的USB術(shù)語。 USB是一種“主-從”式總線,,包括一個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī),。從機(jī)稱作外設(shè),,在USB術(shù)語中也稱作功能部件,。主機(jī)稱作主設(shè)備,。所有USB傳輸都由主機(jī)啟 動(dòng);外設(shè)總是響應(yīng)傳輸,,不會(huì)啟動(dòng)傳輸,。最常用的主機(jī)是PC機(jī),主機(jī)通過USB-A連接器連接到下行設(shè)備,。嵌入式主機(jī)不包括PC機(jī),,而是用一個(gè)微控制器作為 專用主機(jī),或許只能與一類USB設(shè)備通信,。 功能部件 功能部件是USB設(shè)備,,也稱作USB外設(shè)。USB外設(shè)是主機(jī)的“下行”設(shè)備,,使用USB B型連接器連接,。 速率 USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以下三種傳輸速率:
入-出方向 USB系統(tǒng)以主機(jī)為中心。因此,,解釋USB術(shù)語時(shí)假設(shè)面向的是主機(jī),。所以,從主機(jī)側(cè)看,,“入”表示傳輸方向從外設(shè)到主機(jī),;同樣,“出”表示傳輸方向從主機(jī)到外設(shè),。 端點(diǎn) 端點(diǎn)位于USB外設(shè)內(nèi)部,,所有通信數(shù)據(jù)的來源或目的都基于這些端點(diǎn),,是一個(gè)可尋址的FIFO。每個(gè)USB外設(shè)有一個(gè)唯一的地址,,可能包含最多十六個(gè)端點(diǎn),。主機(jī)通過發(fā)出器件地址和每次數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩它c(diǎn)號(hào),向一個(gè)具體端點(diǎn)(FIFO)發(fā)送數(shù)據(jù),。 每個(gè)端點(diǎn)的地址為0到15,,一個(gè)端點(diǎn)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)方向。所以,,端點(diǎn)2-IN與端點(diǎn)2-OUT完全不同,。 每個(gè)器件有一個(gè)默認(rèn)的雙向控制端點(diǎn)0,因此不存在端點(diǎn)0-IN和端點(diǎn)0-OUT,。 外設(shè)中端點(diǎn)的編號(hào)是任意的,。枚舉期間外設(shè)向主機(jī)報(bào)告其端點(diǎn)號(hào)和特征。 集線器 集線器擴(kuò)展了USB主機(jī)所能連接設(shè)備的數(shù)量,。PC機(jī)的USB控制器內(nèi)置一個(gè)集線器,,負(fù)責(zé)完成一些底層USB功能,如檢測(cè)設(shè)備的插入或拔出,。集線器以 全速或高速連接到上行端口(到PC),,以低速、全速或高速連接到下行端口(到外設(shè)),。PC的根集線器可為每個(gè)A型連接器提供5V,、500mA電源。一個(gè)總 線供電的外部集線器可為每端口提供100mA電流,。由于USB為外部集線器電路分配100mA電流,,因此,一個(gè)總線供電的集線器可以有四個(gè)下行端口,。如果 集線器有自己的電源(自供電),,每個(gè)下行端口可提供高達(dá)500mA電流。 枚舉 插入U(xiǎn)SB設(shè)備時(shí),,主機(jī)獲取連接通知,,繼而識(shí)別剛剛插入的是什么。主機(jī)需要得到一系列描述符(數(shù)據(jù)表),,該描述符來自插入的設(shè)備,,所有USB設(shè)備在 插入U(xiǎn)SB端口時(shí),主機(jī)都通過默認(rèn)的CONTROL端點(diǎn)0與設(shè)備進(jìn)行通訊,。如果主機(jī)確認(rèn)它從設(shè)備接收的數(shù)據(jù)正確,,則配置該設(shè)備使之開始工作。如果主機(jī)認(rèn)為 設(shè)備的數(shù)據(jù)不正確(例如,某個(gè)描述符數(shù)據(jù)有沖突或超出了規(guī)范),,則忽略該設(shè)備,。這時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話窗,說明該USB設(shè)備出了一些問題,。 第九章(關(guān)于枚舉的更多信息) USB標(biāo)準(zhǔn)的第9章定義了枚舉期間主機(jī)送到外設(shè)的所有請(qǐng)求,,以及外設(shè)響應(yīng)的數(shù)據(jù)格式。如果訪問USB官方網(wǎng)站,,將找到一個(gè)名為USBCV (USB命令驗(yàn)證器)的軟件工具,,其中有一部分名為“第9章測(cè)試”。這些測(cè)試可以證明您的枚舉代碼是否正確,。在進(jìn)行USB實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)也要用到 USBCV。因此,,如果已在自己的實(shí)驗(yàn)室里通過了這一USB驗(yàn)證,,則實(shí)驗(yàn)室測(cè)試也不成問題。 SIE SIE指串行接口引擎,,是所有USB控制器內(nèi)部的“核心”,。SIE負(fù)責(zé)處理底層協(xié)議,如填充位,,CRC生成和校驗(yàn),,并可發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)告。SIE的主要 任務(wù)是將低級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)換成字節(jié),,以供控制器使用,,某些SIE會(huì)更加先進(jìn)靈活。它處理的底層信號(hào)細(xì)節(jié)越多,,控制固件越簡(jiǎn)單,。例如,某些SIE只報(bào)告端點(diǎn)數(shù)據(jù)觸 發(fā)的結(jié)果(參見下文),,并將它留給固件以確定如何處理,。 數(shù)據(jù)觸發(fā) USB包從PID或ID開始。數(shù)據(jù)傳輸用到兩種PID:DATA0和DATA1,。主機(jī)和外設(shè)均包含數(shù)據(jù)觸發(fā)位,,每個(gè)端點(diǎn)一個(gè)。觸發(fā)位確定這些數(shù)據(jù) PID中的哪一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸,。當(dāng)外設(shè)脫離復(fù)位狀態(tài),,主機(jī)和外設(shè)均將其內(nèi)部數(shù)據(jù)觸發(fā)位復(fù)位到零。因此,,第一個(gè)傳送的是DATA0 PID數(shù)據(jù)包,。當(dāng)數(shù)據(jù)包傳輸無誤時(shí)(發(fā)送方接收到ACK PID信號(hào),表明數(shù)據(jù)傳輸無誤),發(fā)送方和接收方補(bǔ)償其數(shù)據(jù)觸發(fā)值,。然后用DATA1 PID向端點(diǎn)發(fā)送第二個(gè)數(shù)據(jù)包,。成功傳輸后,DATA0 PID和DATA1 PID數(shù)據(jù)包交替發(fā)送(或再次觸發(fā)),。USB將該機(jī)制作為其誤差校正的一部分,。 控制傳輸、批量傳輸,、中斷傳輸,、同步傳輸 USB有上述四種傳輸類型。枚舉期間外設(shè)告訴主機(jī)每個(gè)端點(diǎn)支持哪種傳輸類型,。 只有主機(jī)能夠發(fā)出控制傳輸,,該傳輸由兩個(gè)或三段組成。先通過設(shè)置數(shù)據(jù)包(8字節(jié)長(zhǎng))發(fā)送具體的主機(jī)請(qǐng)求,。然后用一個(gè)可選數(shù)據(jù)包移動(dòng)描述符表等數(shù)據(jù),。 最后,用握手(狀態(tài))包終止控制傳輸,。作為“關(guān)鍵”傳輸,,控制傳輸有高總線優(yōu)先權(quán)和最全面的誤差校驗(yàn)。每個(gè)USB外設(shè)都需要一個(gè)默認(rèn)的控制端點(diǎn)0,。 批量傳輸使用流控制和誤差校驗(yàn)移動(dòng)數(shù)據(jù),。批量傳輸為異步方式,這意味著預(yù)定傳輸時(shí)間不固定或不能保證,。主機(jī)安排批量傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)為低,。這并不說明批量傳輸很慢;如果總線被輕微加載,,批量傳輸即可在所有可用帶寬上進(jìn)行,。 實(shí)際上,中斷傳輸和批量傳輸很難區(qū)分,。他們之間的唯一區(qū)別是中斷點(diǎn)包含輪詢間隔值,,用來告訴主機(jī)多長(zhǎng)時(shí)間“ping”一次端點(diǎn)。所以批量和中斷傳輸之間的唯一區(qū)別是主機(jī)多長(zhǎng)時(shí)間安排一次傳輸,。 同步(ISO)傳輸用于數(shù)據(jù)流,,例如音頻或視頻,此時(shí)數(shù)據(jù)必須及時(shí)到達(dá)以避免音頻或視頻數(shù)據(jù)中斷,。當(dāng)器件枚舉時(shí)告訴主機(jī)其ISO端點(diǎn)對(duì)帶寬的要求,。 如果帶寬適當(dāng),主機(jī)保證每隔1ms發(fā)送一個(gè)USB幀,,包含一個(gè)發(fā)往或來自設(shè)備的ISO數(shù)據(jù)包,。ISO不使用握手(ACK/NAK)或總線重試。同步傳輸僅 適用于全速和高速設(shè)備。 總線復(fù)位 主機(jī)通過發(fā)出總線復(fù)位信號(hào)復(fù)位USB外設(shè),。全速和低速USB的D+和D-線上通常使用差分信號(hào),。但也有例外,總線復(fù)位和包結(jié)束信號(hào)使用的是單端零信號(hào),,此時(shí)D+和D-均為低,。 USB驅(qū)動(dòng)器 Windows中內(nèi)置了支持各種USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。如果固件支持這些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一,,則USB產(chǎn)品不需要安裝定制驅(qū)動(dòng)程序(沒人真的想要寫 Windows驅(qū)動(dòng)),。Windows包含標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,如HID (人機(jī)接口設(shè)備)和大容量存儲(chǔ)器(磁盤驅(qū)動(dòng)器,、CD-ROM,、存儲(chǔ)器條)。 |
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