usb協(xié)議架構(gòu)及驅(qū)動架構(gòu)

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1、1.USB協(xié)議1.1USB主機系統(tǒng)??????在USB主機系統(tǒng)中，通過根集線器與外部USB從機設備相連的處理芯片，稱為USB主機控制器。USB主機控制器包含硬件、軟件和固件一部分。1.2USB設備系統(tǒng)???????USB設備按功能分為兩部分：集線器(Hub)和功能部件。從下圖可知，主機通過根集線器連接到各種外圍設備(集線器和功能部件)。1.3主機和設備之間通信模型???????????????????????????????????????????????主機與設備之間的通信模型???????上圖展示了USB主機和USB設備之間的數(shù)據(jù)傳輸過程。在設備端，USB設備將非USB格式的數(shù)據(jù)進行打包

2、處理，轉(zhuǎn)換成USB格式的數(shù)據(jù)包，然后傳遞到鏈路層，經(jīng)過硬件處理、傳遞到物理層，由物理層通過PHY以數(shù)據(jù)流的形式傳輸?shù)街鳈C。???????USB主機在USB設備和USB主機之間發(fā)起的傳輸過程，穩(wěn)為事務。每次事務以2到3個數(shù)據(jù)包的形式進行USB總線傳輸。每個數(shù)據(jù)包包含2到3個步驟：??????1)USB主機控制器向USB設備發(fā)出命令??????2)USB控制器和USB設備之間傳遞讀寫請求，其方向取決于第一部分的命令是讀還是寫??????3)握手信號。???????????USB主機控制器向USB設備發(fā)送事務類型請求，通過分組標識符來進行識別。?1.4USB分組標識???????主機和設備之間進行

3、操作，通過分組標識(PID)來進行傳輸。數(shù)據(jù)包傳輸格式一般由：PID、數(shù)據(jù)/控制信息、CRC校驗碼組成。???????常見的PID主要包括令牌、數(shù)據(jù)、握手等類型組成。PID碼以特定的方式組成，如下表所示：?????PID分組碼是數(shù)據(jù)傳輸流程中的重要元素。無論硬件還是軟件，都要對PID分組碼進行分析，從而做出正確響應。USB主機和設備嚴格按照PID分組碼信息進行信息交互。1.5數(shù)據(jù)包傳輸模式?????當USB設備連接到集線器，集線器狀態(tài)將發(fā)生相應的變化，并將狀態(tài)變化信息傳遞給USB主機。USB主機通過根集線器向USB設備發(fā)送命令，獲取USB設備的各種信息，包含USB設備傳輸類型、ID號、Pro

4、duct、USB速度等信息。?????USB主機和USB設備之間的數(shù)據(jù)傳輸共有四種類型：控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸和同頻傳輸。與之對應，USB主機和USB設備之間有四種事務：控制事務、批量事務、中斷事務和同步事務。1.5.1批量(Bulk)傳輸???作用：主要用于非實時性傳輸，數(shù)據(jù)包較大而延時要求較低。???特點：數(shù)據(jù)傳輸準備即可，采用批量傳輸模式的USB從機設備，如U盤???數(shù)據(jù)傳輸分三個階段：???a)?令牌階段：主機發(fā)送請求，USB設備依據(jù)請求PID來判斷IN或OUT傳輸???b)?數(shù)據(jù)傳輸階段：依據(jù)令牌階段的IN或OUT傳輸，來決定數(shù)據(jù)傳輸為DATA0或DATA1來進行數(shù)據(jù)傳輸??

5、?c)?握手階段：接收信息的一方發(fā)送ACK信號以表示接收成功；若為NAK，表示發(fā)送失??；STALL表示不可預知的錯誤?1.5.2控制(Control)傳輸??????作用：USB傳輸過程必須支持的傳輸模式。USB主機為了獲取設備描述符、ID、Product等信息，向USB設備發(fā)送相應的PID命令。??????特點：唯一可以進行IN/OUT傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ健?shù)據(jù)寬度：控制傳輸方式可以以8、16、32或64字節(jié)的數(shù)據(jù)進行傳輸，這取決于設備的傳輸速度。??????USB主機和設備之間必須支持控制傳輸，通過端點0進行數(shù)據(jù)傳輸。控制傳輸分為令牌、數(shù)據(jù)傳輸和握手階段。?1.5.3中斷傳輸事務作用：按照一定

6、時刻輪詢設備是否有中斷傳輸請求特點：查詢頻率取決于端點的模式結(jié)構(gòu)，從1到255ms不等中斷傳輸主要用于實時性要求非常高的從機設備，如鍵盤操縱桿和Mouse等傳輸過程也分為令牌階段、數(shù)據(jù)傳輸和握手階段?1.6USB描述符??USB協(xié)議中共定義了以下四種描述符：??1)設備描述符??2)配置描述符??3)接口描述符??4)端點描述符??其關(guān)系如下圖所示：1.6.1設備描述符?????每個USB設備都有一個唯一的設備描述符，如下表所示：1.6.2配置描述符??每個USB設備都有默認的配置描述符，支持至少一個接口，每個配置描述符如下表：?1.6.3接口描述符??設備應至少支持一個接口，如：塊傳輸數(shù)據(jù)

7、接口，部分設備可能支持其它的接口。復合設備可以支持額外接口，以支持音頻和視頻功能。標準中并沒有定義此類接口。接口可能有多個可選設置，主機將會檢查每個可選的設置。1.6.4端點描述符??每個設備至少支持控制端點0。USB設備應該支持三類端點：控制端點、輸入端點和輸出端點。?2.OTG協(xié)議???????OTG設備采用Mini-AB插座，相對于傳統(tǒng)的USB數(shù)據(jù)線，Mini-AB接口多了一根數(shù)據(jù)線ID，ID線是否接入