"USB协通讯协议--深入理解"
USB协通讯协议是计算机通信中的一种标准,它定义了设备如何连接到主机以及数据如何在它们之间高效地传输。深入理解USB协议有助于开发和调试涉及USB设备的硬件和软件。以下是对USB协议关键概念的详细解释:
0. 基本概念
USB通信涉及到几个核心概念:
- **传输**:包括控制、批量、中断和等时四种类型,每个传输由一个或多个事务组成。
- **事务**:分为IN(数据从设备流向主机)、OUT(数据从主机流向设备)和SETUP(用于初始化设备请求)三种类型,每个事务由一个或多个Packet组成。
- **Packet**:USB通信的基本单元,所有数据都在Packet中传输。
- **主机软件**:控制USB通信的软件,例如操作系统中的驱动程序。
- **USB设备特定的端点**:设备上用于接收或发送数据的逻辑接口。
- **Pipes**:主机软件与设备端点之间的连接通道,允许多个并发的通信路径。
1. 包(Packet)
- **Packet结构**:每个Packet包含同步字段(SYNC),用于确保正确接收;包标识符字段(PID),标识Packet类型;数据字段(如果适用);循环冗余校验(CRC)字段,用于检测数据错误;以及包结束字段(EOP)。
- **帧周期**:高速USB帧周期为125us,全速和低速USB为1ms。SOF包在每个帧开始时发送,帧编号在每1ms递增,即使在高速模式下,帧编号的增加速率保持一致。
- **数据传输规则**:Packet不能被打断,事务传输必须连续且不能跨帧,而传输可跨帧进行。
2. USB总线特性
- **连续性**:USB总线上,数据包必须连续发送,不允许多余的干扰或中断,否则会导致通信错误。
- **同步和错误检测**:SYNC字段确保接收端能正确同步,CRC字段则检查数据完整性,EOP标志数据包的结束。
USB协议的深入理解涵盖了USB设备的配置、枚举过程、设备类定义、错误处理机制等多个方面。例如,USB设备通过端点描述符向主机报告其功能和性能,主机通过控制传输与设备进行通信,如设置设备配置、读取设备信息等。批量传输适用于大量数据的低优先级传输,中断传输用于实时性要求较高的数据,如键盘或鼠标输入。等时传输则用于音频或视频流,保证数据的恒定传输速率。
理解USB协议对于开发USB驱动、嵌入式系统或者进行USB设备故障排查至关重要。掌握这些基础知识,能够帮助开发者更有效地设计和实现USB通信系统。