USB开发技术详解：传输线结构与数据编码

"USB开发技术答问 - USB设备驱动开发与STM32单片机应用" USB（Universal Serial Bus）是一种通用串行总线标准，广泛应用于各种电子设备间的数据传输。以下是对USB开发技术的详细解释： 1. USB传输线结构： USB接口通常包括四条线：地线、电源线、D+和D-。地线用于信号参考，电源线提供5V电压，最大电流500mA，可为设备供电。D+和D-是差分信号线，工作在3.3V电平，不同于传统的5V CMOS电平。这种设计有助于提高信号质量，减少干扰。 2. 数据传输方式： 数据在USB线上是从低位到高位进行传输的。USB采用非归零取反（NRZI）编码方案，当传输0时，信号取反；传输1时，信号保持不变。为了确保信号的正确性，每连续6个1后会自动插入一个0，迫使NRZI码发生变化，以避免长时间无变化导致的误码。 3. USB编码方案： NRZI编码的主要特点是能通过信号的翻转来检测传输错误。这种编码由硬件自动处理，不需要软件介入。 4. USB数据格式： USB数据结构由二进制数字串组成，依次分为同步域（SYNC）、标识域（PID）、地址域（ADDR）、端点域（ENDP）、帧号域（FRAM）、数据域（DATA）和校验域（CRC）。这些域组合成包，包又组成事务，事务构成传输。 - 同步域：8位，固定值00000001，用于同步设备时钟。 - 标识域：16种可能的标识码，区分包的类型和格式。 - 地址域：7位，最多支持127个设备（地址00000000是默认地址）。 - 端点域：4位，最多16个端点。 - 帧号域：11位，用于同步传输，标记每个帧的唯一编号。 - 数据域：0到1023字节，长度随传输类型变化。 - 校验域：用于验证令牌包和数据包的完整性。 5. USB传输类型： USB支持四种传输类型：中断传输（Interrupt）、并行传输（ISOCHRONOUS）、批量传输（Bulk）和控制传输（Control）。每种传输类型都有其特定的应用场景和数据传输特点，例如控制传输用于设备初始化和配置，批量传输用于大量数据传输等。 6. STM32单片机与USB应用： STM32系列单片机支持USB接口，可以作为USB设备或主机进行开发。开发者需要编写设备驱动程序来管理USB通信，包括枚举、数据收发和错误处理等。STM32的固件库提供了USB相关的API，简化了开发流程。 USB开发涉及硬件接口设计、数据编码、数据格式和传输类型等多个方面。理解这些基本概念是进行USB设备驱动开发的基础，对于STM32这样的微控制器来说，能够利用USB功能实现与其他设备的高效通信。