USB总线结构与传输类型详解：握手包的作用

本文将深入探讨USB的总线结构、传输类型以及与之相关的握手包种类，同时提及USB软件模型和HOST模型。 USB（Universal Serial Bus）是一种通用串行总线，广泛应用于各种电子设备之间，如计算机、手机、打印机等。USB总线结构包括四线电缆，其中D+和D-两根线用于传输数据，VBUS提供电源，而GND为接地线。根据D+和D-线上的电压状态，总线可以区分全速（Full-Speed）和低速（Low-Speed）设备。 USB定义了四种基本的传输类型，每种都有特定的特征和用途： 1. **控制传输**：这是最基本的传输类型，用于设备配置和管理，例如设备枚举和设置。控制传输在端点0上进行，具有固定的数据包大小和严格的时序要求。 2. **同步传输**：同步传输确保数据流的同步，适合音频、视频等实时数据的传输。这种传输类型允许精确的时序控制。 3. **中断传输**：中断传输用于鼠标的移动、键盘的按键等实时性要求较高但数据量较小的事件，确保这些事件能及时响应。 4. **批量传输**：批量传输用于大量数据的高效传输，如打印机和扫描仪的数据交换。批量传输允许系统在不延迟其他类型传输的情况下处理数据包。 USB协议层中的握手包有三种主要类型： 1. **ACK**（Acknowledgement）：当数据包被正确接收且无错误时，接收方会发送ACK包作为确认。 2. **NAK**（Negative Acknowledgement）：如果设备无法接收数据或尚未准备好传输，它会发送NAK，表明当前无法进行数据交换。 3. **STALL**：如果设备不支持请求或出现异常，它会发送STALL包，阻止进一步的通信。 USB软件模型和HOST模型涉及USB设备驱动程序和主机控制器驱动程序之间的交互。USB Host模型中，主机控制器负责总线管理和数据传输，而设备驱动程序则处理与特定USB设备的通信。在USB实例分析中，这些概念会结合实际应用场景进行更深入的解析。 USB协议中的数据包由多个字段组成，包括标识字段（PID）用于识别数据包类型，地址字段（ADDR）指明设备地址，端点字段（ENDP）标识数据传输的目的地，以及帧序列号（Framenumber）用于保证数据包的顺序和正确性。 USB系统通过灵活的总线结构和多样化的传输类型，能够适应不同类型的设备和数据需求，而握手包则提供了可靠的通信确认机制。理解这些基础知识对于设计、开发和调试USB设备或应用至关重要。