【8A文】USB2.0協(xié)議知識(shí)詳解.ppt

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1、USB2.0協(xié)議詳解1序USB發(fā)展歷史傳統(tǒng)的串口、并口通訊方式逐漸不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)或者設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率需求。以Intel為首的七家公司于1994年推出了USB(UniversalSerialBus，通用串行總線協(xié)議)概念，并在隨后的幾年內(nèi)不斷的對(duì)USB協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，成功推行USB1.1；2004年底，正式推出了USB2.0協(xié)議。接口與USB1.1兼容；2007秋季，正式推出了USB3.0協(xié)議。2序USB1.1與USB2.0之間的差別3USB2.0協(xié)議USB體系簡(jiǎn)介USB數(shù)據(jù)流模型USB物理規(guī)范USB電氣規(guī)范USB協(xié)議層規(guī)

2、范USB設(shè)備架構(gòu)；USB主機(jī)：硬件和軟件USBHUB規(guī)范4USB體系簡(jiǎn)介USB是一種支持熱插拔的高速串行傳輸總線，使用差分信號(hào)來傳輸數(shù)據(jù)，最高速度可達(dá)480Mb/S。USB支持“總線供電”和“自供電”兩種供電模式。在總線供電模式下，USB2.0設(shè)備最多可以獲得500mA的電流；USB2.0被設(shè)計(jì)成為向下兼容的模式，當(dāng)有全速（USB1.1）或者低速（USB1.0）設(shè)備連接到高速（USB2.0）主機(jī)時(shí)，主機(jī)可以通過分離傳輸來支持它們。一條USB總線上，可達(dá)到的最高傳輸速度等級(jí)由該總線上最慢的“設(shè)備”決定，該設(shè)備包括主機(jī)、HUB

3、以及USB功能設(shè)備。5USB體系簡(jiǎn)介USB體系包括“主機(jī)”、“設(shè)備”以及“物理連接”三個(gè)部分。主機(jī)是一個(gè)提供USB接口及接口管理能力的硬件、軟件及固件的復(fù)合體，可以是PC，也可以是OTG設(shè)備。一個(gè)USB系統(tǒng)中僅有一個(gè)USB主機(jī)；設(shè)備包括USB功能設(shè)備和USBHUB，最多支持127個(gè)設(shè)備；物理連接即指的是USB的傳輸線。在USB2.0系統(tǒng)中，要求使用屏蔽的雙絞線。USB體系采用分層的星型拓?fù)鋪磉B接所有USB設(shè)備6USB體系簡(jiǎn)介以HOST-ROOTHUB為起點(diǎn)，最多支持7層（Tier），也就是說任何一個(gè)USB系統(tǒng)中最多可以允許

4、5個(gè)USBHUB級(jí)聯(lián)。一個(gè)復(fù)合設(shè)備（CompoundDevice）將同時(shí)占據(jù)兩層或更多的層。ROOTHUB是一個(gè)特殊的USBHUB，它集成在主機(jī)控制器里，不占用地址?！皬?fù)合設(shè)備（CompoundDevice）”可以占用多個(gè)地址。所謂復(fù)合設(shè)備其實(shí)就是把多個(gè)功能設(shè)備通過內(nèi)置的USBHUB組合而成的設(shè)備，比如帶錄音話筒的USB攝像頭等。一個(gè)USBHOST最多可以同時(shí)支持128個(gè)地址，地址0作為默認(rèn)地址，只在設(shè)備枚舉期間臨時(shí)使用，而不能被分配給任何一個(gè)設(shè)備，因此一個(gè)USBHOST最多可以同時(shí)支持127個(gè)地址，如果一個(gè)設(shè)備只占用一個(gè)

5、地址，那么可最多支持127個(gè)USB設(shè)備（含USBHUB）。7USB體系簡(jiǎn)介8USB體系簡(jiǎn)介USB采用輪詢的廣播機(jī)制傳輸數(shù)據(jù)所有的傳輸都由主機(jī)發(fā)起，任何時(shí)刻整個(gè)USB體系內(nèi)僅允許一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸，即不同物理傳輸線上看到的數(shù)據(jù)包都是同一被廣播的數(shù)據(jù)包;USB采用“令牌包”-“數(shù)據(jù)包”-“握手包”的傳輸機(jī)制在令牌包中指定數(shù)據(jù)包去向或者來源的設(shè)備地址和端點(diǎn)（Endpoint），從而保證了只有一個(gè)設(shè)備對(duì)被廣播的數(shù)據(jù)包/令牌包作出響應(yīng)。握手包表示了傳輸?shù)某晒εc否。數(shù)據(jù)包：USB總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚挝唬⊿YNC、數(shù)據(jù)及EOP三個(gè)部

6、分。其中數(shù)據(jù)的格式針對(duì)不同的包有不同的格式。但都以8位的PID開始。PID指定了數(shù)據(jù)包的類型（共16種）。令牌包即指PID為IN/OUT/SETUP的包。端點(diǎn)（Endpoint）：是USB設(shè)備中的可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的最小單元，支持單向或者雙向的數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)備支持端點(diǎn)的數(shù)量是有限制的，除默認(rèn)端點(diǎn)外低速設(shè)備最多支持2組端點(diǎn)（2個(gè)輸入，2個(gè)輸出），高速和全速設(shè)備最多支持15組端點(diǎn)。910包包的基本格式包結(jié)尾字段(EOP)CRC字段數(shù)據(jù)字段PID字段同步字段(SYNC)USB體系簡(jiǎn)介11令牌(token)包CRC5ENDPADDRP

7、IDSYNC5位4位7位8位8位PIDUSB體系簡(jiǎn)介12數(shù)據(jù)包CRC16DATAPIDSYNC16位0~1023字節(jié)8位8位/32位PIDSYNC8位8位/32位SYNC:Low/Fullspeed為8位；Hi-speed為32位；PID握手包PIDUSB體系簡(jiǎn)介USB體系簡(jiǎn)介管道（Pipe）管道是主機(jī)和設(shè)備端點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｐ停灿袃煞N類型的管道；無格式的流管道（StreamPipe）有格式的信息管道MessagePipe）。任何USB設(shè)備一旦上電就存在一個(gè)信息管道，即默認(rèn)的控制管道，USB主機(jī)通過該管道來獲取設(shè)備的描

8、述、配置、狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置。USB設(shè)備連接到HOST時(shí)，HOST必須通過默認(rèn)的控制管道對(duì)其進(jìn)行枚舉，完成獲得其設(shè)備描述、進(jìn)行地址分配、獲得其配置描述、進(jìn)行配置等操作方可正常使用。USB設(shè)備的即插即用特性即依賴于此。13USB體系簡(jiǎn)介USB體系四種傳輸類型的控制傳輸：主要用于在設(shè)備連接時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行枚