"USB传输机制及USB Host的软件结构"
USB(通用串行总线)是一种广泛用于连接计算机系统和各种外部设备的标准接口。在USB系统中，有三种主要的软件层次，它们共同确保USB设备的正常运行和数据传输。
1. 设备驱动软件(USBDD): 这是针对特定USB设备或设备类的驱动程序，负责与对应的硬件设备进行直接通信和读写操作。它理解设备的特性和协议，使操作系统能够与设备交互。
2. USB驱动(USBD): USBD层提供对USB设备的抽象，处理与设备间的数据传输。它检测设备特性，建立通信通道，并将非USB格式的I/O请求包(IRP)转化为USB格式。USBD还处理设备枚举、同步和异步传输、电源管理以及设备和总线的管理。
3. 主机控制器驱动(HCD): HCD是最底层的软件组件，隐藏了USB主控器的硬件细节。它将USBD生成的事务处理(IRP)转换为物理总线上的信号。HCD负责硬件抽象、数据传输抽象和资源管理。
USB的传输机制涉及以下几个关键概念：
2.1 客户启动传输:
- 端点(Endpoint): 设备上用于数据交换的逻辑点。
- 管道(Pipe): 主机与设备间数据传输的逻辑通道。
- 请求(IRP): 客户端软件发起的数据传输请求。
- 事务(Transaction): USB总线上的基本传输单元，包括令牌包、数据包和握手包。
- 包(Packet): 构成事务的实体，如令牌包、数据包和ACK/NACK。
- 帧(Frame): USB总线时序的基本单位，包含一个或多个事务。
2.2 传输类型:
- 控制传输: 用于配置设备、获取状态和发送命令。
- 块传输: 大量连续数据的高效传输。
- 中断传输: 低延迟的周期性数据传输，适用于鼠标和键盘等。
- 同步传输: 实时数据传输，适合音频和视频流。
2.3 总线带宽分配: USB总线带宽被动态分配给不同类型的传输，以保证所有设备公平地共享资源。
2.4 控制传输:
- 控制传输包括标准请求、类请求和供应商请求，通常由主机发起，设备响应。
- 读写过程包括设置、数据和状态阶段。
2.5 块传输:
- 块操作包括批量传输和中断传输，涉及数据包的分组和确认。
- 块读写过程涉及主机向设备发送数据请求，设备响应并传输数据。
2.6 数据触发同步与重试:
- DATA0 和 DATA1 是USB数据线上的两种状态，用于差分传输。
- 数据接收错误和ACK丢失情况下的重试机制保证了数据的正确传输。
3. 事务处理格式:
- 事务处理由令牌包开始，接着是数据包（如果有的话），最后是握手包，以确认传输成功或失败。
USB传输机制和Host的软件结构涉及多个层次的软件配合和复杂的硬件交互，确保了USB设备的高效、可靠和灵活连接。理解这些机制对于开发和调试USB设备驱动程序至关重要。
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