USB2.0协议详解：基础知识与枚举过程

"USB2.0协议概览，包括USB基础知识，USB框架，USB 2.0协议的内容，OHCI/UHCI/EHCI/xHCI的区别与联系，USB firmware，以及USB枚举的详细过程和OHCI的特点" USB（Universal Serial Bus）是一种通用串行总线标准，用于连接计算机系统和各种外设，如打印机、鼠标、键盘、存储设备等。USB 2.0是该标准的一个版本，发布于2000年，提供了高达480 Mbps的数据传输速率，相比前一代USB 1.1（12 Mbps）有了显著提升。 USB协议的基础知识包括以下几个方面： 1. **USB架构**：USB架构由主机（Host）、设备（Device）和集线器（Hub）三部分组成。主机控制整个USB系统，设备是USB上的功能单元，集线器则可以连接多个设备，扩展USB端口数量。 2. **版本与速度**：USB有多个版本，从USB 1.0到USB 4，速度依次提升。USB 2.0引入了High Speed模式，达到480 Mbps，USB 3.0进一步提升至5 Gbps，USB 3.1达到10 Gbps，而USB 4则支持最高40 Gbps。 3. **控制器接口**：OHCI（Open Host Controller Interface）、UHCI（Universal Host Controller Interface）、EHCI（Enhanced Host Controller Interface）和xHCI（Extensible Host Controller Interface）是USB的不同控制器接口规范。OHCI和UHCI主要用于USB 1.x，EHCI支持USB 2.0 High Speed模式，xHCI则是为USB 3.0及更高版本设计的，兼容所有USB速度等级。 - OHCI：主要针对USB 1.1，提供了一个开放的硬件平台接口。 - UHCI：由Intel开发，简化了OHCI的复杂性，同样适用于USB 1.1。 - EHCI：增加了高速模式支持，允许更快的数据传输。 - xHCI：引入了可扩展性，适应了USB 3.0及以后版本的高性能需求。 4. **USB firmware**：USB设备包含固件（Firmware），这是设备内部的软件，负责处理USB通信和设备特定的功能。固件通常存储在设备的EEPROM或闪存中。 5. **USB枚举**：枚举是USB设备连接到USB系统后进行初始化的过程，包括设备识别、配置选择和分配资源。这个过程中，设备会向主机发送设备描述符，主机根据这些信息决定如何与设备交互。 6. **OHCI特点**：OHCI规范允许第三方开发硬件控制器，以实现USB 1.1设备的兼容。它定义了主机控制器的行为，包括中断调度、端点管理和事务处理。OHCI接口支持同步和异步传输，但不支持USB 2.0的High Speed模式。 USB 2.0协议的内容主要涉及以下几点： - **帧结构**：USB 2.0数据传输基于微帧（microframe）和帧（frame）的概念，每个帧由8个微帧组成，每个微帧可以传输一个或多个数据包。 - **数据传输类型**：包括控制传输、批量传输、中断传输和同步传输，分别对应不同类型的I/O需求。 - **错误检测与恢复机制**：如CRC校验、重传策略等，确保数据的正确传输。 - **电源管理**：USB支持设备的低功耗模式，允许设备在不活动时节省电力。 了解USB 2.0协议对于理解USB设备的工作原理、开发USB驱动程序或者进行设备调试都是至关重要的。随着技术的发展，虽然USB 3.0及以上版本已经广泛应用，但USB 2.0仍然是许多设备的基础，对于理解和维护这些设备，掌握USB 2.0协议的相关知识至关重要。